ΘΡΕΨΗ ΦΥΤΩΝ & ΛΙΠΑΝΣΗ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ

Transcript

1 ΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΩΝ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ, ΤΤ & Δ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΩΝ ΓΕΩΠΟΝΩΝ Συμπληρωματικές σημειώσεις ΘΡΕΨΗ ΦΥΤΩΝ & ΛΙΠΑΝΣΗ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ Δρ Χρήστου Α. Μακρίδη Καθηγητού ΤΕΙ ΛΑΡΙΣΑ 2017 Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 1

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Με την εμφάνιση της γεωργίας, μ άλλα λόγια της συστηματικής καλλιέργειας των φυτών, δημιουργήθηκε η ανάγκη να καλλιεργούνται συνεχώς τα εδάφη κοντά στον τόπο διαμονής του ανθρώπου. Με την πάροδο του χρόνου ο άνθρωπος παρατήρησε ότι αυτά τα εδάφη, που καλλιεργούνται συνεχώς, παρουσιάζουν μείωση στην απόδοση των φυτών σε προϊόντα, που επιθυμούσαν για την διατροφή τους. Από την αρχαιότητα είναι γνωστή η λίπανση με κοπριά, που με την προσθήκη στα εδάφη είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης των φυτών. Ο Θεόφραστος ( π.χ.) συνιστά την προσθήκη της κοπριάς στα εδάφη. Ο Αριστοτέλης (350 π.χ.) αναπτύσει την θεωρία ότι το φυτό τρέφεται από οργανικά υλικά του εδάφους, που είναι γνωστά σαν Χούμος και προέρχονται από αποσυντεθεμένα φυτικά υπολείμματα. Αυτή η θεωρία για την θρέψη των φυτών διατηρήθηκε σχεδόν 2000 χρόνια και μόλις πριν 150 χρόνια ο Liebig (1840) καθιέρωσε τη θεωρία για ανόργανη θρέψη των φυτών, που αποτελείτε από τις εξής παραδοχές : Τα ανόργανα στοιχεία είναι απαραίτητα συστατικά των φυτών. Τα φυτά χρειάζονται για την ανάπτυξή τους δέκα (10) ανόργανα στοιχεία (C, O, H, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe), τα οποία εκτός από τον άνθρακα (C), του οξυγόνου (Ο) και του υδρογόνου (Η) προέρχονται από τα άλατα που βρίσκονται στο έδαφος. Οι ανάγκες των φυτών σε ανόργανα στοιχεία είναι διαφορετικές από φυτό σε φυτό. Η οργανική ουσία του εδάφους, γνωστή σαν χούμος, δεν είναι απαραίτητο σαν θρεπτικό συστατικό αλλά έχει σημασία ως μεταφορέας θρεπτικών ανόργανων στοιχείων στα φυτά. Τα φυτά παρουσιάζουν σε μερικές περιπτώσεις προβλήματα γονιμότητας από έλλειψη θρεπτικών στοιχείων, η οποία με την προσθήκη διαφόρων υλικών στο έδαφος, δηλαδή με την λίπανση επανακτούν την γονιμότητά τους. Μεγάλη προσφορά στην θεωρία για ανόργανη θρέψη στα φυτά είχαν οι εργασίες του Baussingault (1850), ο οποίος κατόρθωσε να παρουσιάσει ισολογισμό στα θρεπτικά στοιχεία, που απομακρύνονται από το έδαφος και τα θρεπτικά στοιχεία, Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 2

3 που προστίθενται στο έδαφος με την λίπανση. Διάφορες μελέτες την ίδια μεταγενέστερη εποχή, όπως των Lawes και Gilbert με την εγκατάσταση πειραμάτων λίπανσης στο Rothamsted (1843), των Hellriegel και Wilfarth (1866) για την δέσμευση του αζώτου από τα ψυχανθή, τον Mitscherlich (1912) για την δράση των παραγόντων στην ανάπτυξη των φυτών καθώς και άλλων ερευνητών, έθεσαν τις βάσεις της επιστημονικής λίπανσης. Το 1840 άρχισε για πρώτη φορά η εξόρυξη του ορυκτού Νιτρικού Νατρίου στην Χιλή και χρησιμοποιείται ως αζωτούχο λίπασμα - Νίτρο της Χιλής, ενώ η παραγωγή των λιπασμάτων άρχισε μετά από τρία (3) χρόνια με την επίδραση του θειικού οξέος σε λειοτριβημένο ορυκτό του φωσφόρου και την παραγωγή των Υπερφοσφωρικών λιπασμάτων. Αργότερα το 1860 χρησιμοποιείται άλας του Καλίου ως λίπασμα που προέρχεται από σωρούς των αλατωρυχείων. Κατά το 1879 χρησιμοποιούνται οι σκωρίες αποφωσφάτωσης (σκωρίες Thomas), που παραλαμβάνεται από την κατεργασία σε παραπροϊόντα στην παραγωγή του Χυτοσιδήρου. Κατά τα τέλη του 19ου αιώνα άρχισε η παραγωγή της θειικής αμμωνίας και στις αρχές του 20ου αιώνα αναπτύχθηκαν αρκετοί μέθοδοι παραγωγής για αζωτούχα λιπάσματα. Η σημασία της Θρέψης των Φυτών και ο ρόλος των Λιπασμάτων στη Φυτική παραγωγή ή Το βασικό μέλημα όσων ασχολούνται με την γεωργία, είναι να αυξήσουν ή να επιτύχουν την μεγαλύτερη φυτική παραγωγή με την λιγότερη οικονομική επιβάρυνση στο κόστος παραγωγής. Όμως στην σύγχρονη γεωργία πρέπει να επιδιώκεται η παραγωγή καλής ποιότητας αγροτικά προϊόντα και τα μέσα που χρησιμοποιούνται στην παραγωγική διαδικασία να μην υποβαθμίζουν τη γονιμότητα του εδάφους και να μην επιβαρύνουν επιπλέον το φυσικό περιβάλλον του ανθρώπου. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 3

4 Μεταξύ των μέσων της παραγωγικής διαδικασίας, που μπορούν να συμβάλλουν στους σκοπούς της σύγχρονης γεωργίας είναι και τα διάφορα λιπάσματα με την ορθολογική χρήση τους στη Φυτική παραγωγή. Για να κατανοηθεί ο ρόλος των λιπασμάτων στην φυτική παραγωγή πρέπει να ασχοληθούμε με την θρέψη των φυτών. Τα φυτά είναι αυτότροφοι οργανισμοί, που σημαίνει ότι έχουν την μοναδική ικανότητα να φτιάχνουν τα συστατικά τους, όπως υδατάνθρακες, πρωτείνες, λίπη κ.α. από ανόργανα στοιχεία όπως άζωτο, (Ν), κάλιο (Κ), σίδηρο (Fe) κ.λ.π., τα οποία παίρνουν απ ευθείας από το έδαφος και τον αέρα. Με τη βοήθεια της φωτοσύνθεσης και άλλων βιοχημικών διεργασιών που ακολουθούν, μετατρέπουν τις απλές αυτές ανόργανες ουσίες σε οργανικές ενώσεις, που έχουν μεγάλη σημασία για την ύπαρξη της ζωής στον πλανήτη μας. Η φωτοσύνθεση είναι μια βιοχημική διεργασία στην οποία λαμβάνει χώρα η πρώτη βιοχημική αντίδραση, που δεσμεύει την ηλιακή ενέργεια και την μετατρέπει σε χημική ενέργεια. Στην πρώτη αυτή βιοχημική αντίδραση δεσμεύεται το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) με νερό (Η 2 Ο) και παράγεται γλυκόζη (C 6 H 12 O 6 ) και οξυγόνο (Ο 2 ). CO 2 + 2Η 2 Ο ηλιακη ενεργεια C 6 H 12 O 6 + Ο 2 + Η 2 Ο Το φυτό για να παράγει επομένως χρειάζεται ηλιακή ενέργεια και πρώτες ύλες ανόργανες ενώσεις (CO 2 και Η 2 Ο. Εκτός από αυτές τις ανόργανες ενώσεις το φυτό χρειάζεται για την κανονική λειτουργία της φωτοσύνθεσης και των άλλων βιοχημικών διεργασιών του και αρκετά άλλα ανόργανα στοιχεία, που είναι απαραίτητα στην θρέψη του φυτού, τα γνωστά ως θρεπτικά στοιχεία ή θρεπτικά συστατικά. Τα απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για την θρέψη των φυτών είναι: C H O N P K S Ca Mg Na Fe Mn Zn Cu B Mo Cl & Co Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 4

5 Τα φυτά προσλαμβάνουν τον άνθρακα από το CO 2 (διοξείδιο του άνθρακα) που υπάρχει στην ατμόσφαιρα και δευτερευόντως στο νερό, ενώ το υδρογόνο (Η) και το οξυγόνο (Ο) κυρίως από το νερό του εδάφους και τον αέρα. Τα υπόλοιπα θρεπτικά στοιχεία, που χρειάζονται τα φυτά, προέρχονται από τα οργανικά και ανόργανα στερεά συστατικά του εδάφους. Εξαίρεση αποτελεί σ αυτόν τον κανόνα το άζωτο (Ν), το οποίο μπορεί να δεσμευθεί από ορισμένους μικροοργανισμούς, που βρίσκονται σε συμβίωση με τις ρίζες των φυτών, που ανήκουν στην οικογένεια των ψυχανθών ή διαβιούν ελεύθερα στα εδάφη. Το άζωτο (N), ο φώσφορος (P), το κάλιο (K), το ασβέστιο (Ca), το μαγνήσιο (Mg) και το θείο (S) ονομάζονται μακροστοιχεία επειδή τα φυτά έχουν ανάγκη σχετικά μεγάλες ποσότητες για την ανάπτυξή τους. Τα υπόλοιπα θρεπτικά στοιχεία ονομάζονται ιχνοστοιχεία επειδή το φυτό χρησιμοποιεί μικρές ποσότητες (ίχνη), ενώ υπάρχουν και μη απαραίτητα στοιχεία όπως Νάτριο, πυρίτιο, αργίλιο κ.λπ. Ο ρόλος των μακροστοιχείων στην φυτική παραγωγή έχει μεγάλη σημασία και η επίδραση τους στην ποσοτική απόδοση των φυτών αποδεικνύεται με άπειρα παραδείγματα από την γεωργική πράξη. Η έλλειψη ή ανεπαρκής ποσότητα ενός θρεπτικού στοιχείου από την θρέψη των φυτών δημιουργεί προβλήματα στην ανάπτυξη των φυτών, τα οποία εκφράζονται με την μείωση των αποδόσεων των φυτών. Η προσθήκη των διαφόρων λιπασμάτων στο έδαφος έχει ως σκοπό να τα εφοδιάζει με θρεπτικά στοιχεία για την θρέψη των φυτών και ως εκ τούτου έχουν άμεση επίδραση στην γεωργική παραγωγή. Η επίδραση των λιπασμάτων στην απόδοση των φυτών ακολουθεί το Νόμο του ελαχίστου.. Η ποσότητα των γεωργικών προϊόντων επηρεάζεται από την ποσότητα των λιπασμάτων, που χρησιμοποιούνται για να καλυφθούν οι ανάγκες των φυτών σε θρεπτικά στοιχεία. Παραδείγματα για την σημασία των θρεπτικών στοιχείων και συνεπώς των λιπασμάτων στην ποιότητα των αγροτικών προϊόντων αναφέρεται η επίδραση του αζώτου. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 5

6 Μεγάλες ποσότητες από αζωτούχα λιπάσματα προκαλούν μαλθακότητα στους φυτικούς ιστούς, ώστε μερικά φρούτα και λαχανικά έχουν μικρή αντοχή στην μεταφορά και αποθήκευση των προϊόντων, ενώ στα Σακχαρότευτλα μειώνουν τον Σακχαρικό τίτλο. Παραδείγματα για την σημασία που έχουν τα ιχνοστοιχεία στην απόδοση των φυτών αναφέρονται παρακάτω δύο περιπτώσεις θρεπτικών στοιχείων, του Μολυβδαινίου (Mo) και του Ψευδαργύρου (Zn), που δείχνουν το ρόλο τους στην ανάπτυξη της γεωργικής παραγωγής και τη σημασία που έχει ο εφοδιασμός των θρεπτικών αυτών στοιχείων με την λίπανση. Το 1942 στην Αυστραλία βρέθηκε η λύση στο πρόβλημα μιας περιοχής με το να ανακαλυφθεί ότι η αιτία που δεν αναπτύσσονταν τριφύλλι ήταν η έλλειψη μολυβδαινίου στο έδαφος. Το τριφύλλι το χρησιμοποιούσαν για να αυξήσουν την θρεπτική αξία της βοσκής των προβάτων στα λιβάδια. Ο εφοδιασμός των εδαφών με μικρές ποσότητες μολυβδαινίου συνέλαβε στην κανονική ανάπτυξη του τριφυλλιού στα λιβάδια της περιοχής και με αυτό τον τρόπο δημιουργήθηκαν ευνοϊκές συνθήκες για την ανάπτυξη της προβατοτροφίας στην περιοχή. Το 1953 στην Χαβάη η μείωση των αποθεμάτων των εδαφών σε ψευδάργυρο από την συνεχή καλλιέργεια του ανανά είχε ως αποτέλεσμα να δημιουργηθούν προβλήματα στα φυτά του ανανά, που απειλούσε με ολοσχερή καταστροφή της καλλιέργειας αυτής με μεγάλη οικονομική σημασία στο νησί. Το πρόβλημα λύθηκε με διαφυλλική λίπανση με θρεπτικό διάλυμα που περιείχε ψευδάργυρο. Ποιο είναι το γνωστικό αντικείμενο της θρέψης των φυτών; Πρόσληψη, μεταφορά και μεταβολισμό των θρεπτικών στοιχείων στα φυτά (ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ) Χημική σύσταση και η σημασία των θρεπτικών στοιχείων των φυτών (ΧΗΜΕΙΑ ΦΥΤΩΝ) Οικολογία του τόπου, ( έδαφος + νερό + κλιματικές συνθήκες) (ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ) Αγροτεχνική επέμβαση στα φυτά ( Λίπανση ) Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 6

7 Εννοιολογικός Ορισμός της θρέψης των φυτών από τη μεριά της φυσιολογίας του φυτού «Θρέψη είναι το σύνολο των φυσιολογικών λειτουργιών των φυτών, που συμβάλουν στην πρόσληψη θρεπτικών συστατικών από το περιβάλλον, με τα οποία τα φυτά εξασφαλίζουν την επιβίωσή τους, ολοκληρώνουν το βιολογικό τους κύκλο και την αναπαραγωγή τους» Οι βιολογικές διεργασίες πρόσληψης, μεταφοράς και μεταβολισμού των θρεπτικών στοιχείων (τροφών) των φυτών αποτελούν ιδιαίτερο αντικείμενο της θρέψης των φυτών Η θρέψη των φυτών ως επιστημονικός κλάδος της φυσιολογία των φυτών σχετίζεται και με την Οικολογία. Οι σχέσεις των φυτών με το περιβάλλον τους αποτελούν το αντικείμενο της Οικολογίας των φυτών, όπου περιλαμβάνει και την επίδραση των επεμβάσεων του ανθρώπου στα φυτά και γενικά στο περιβάλλον των φυτών Η θρέψη των φυτών ασχολείται και με τη μελέτη των χημικών στοιχείων και των ενώσεων που είναι απαραίτητα για την αύξηση και ανάπτυξη των φυτών, καθώς επίσης και τη μελέτη των οικολογικών παραγόντων που επηρεάζουν τον εφοδιασμό τους από το περιβάλλον ( γονημότητα εδάφους) Αγροτεχνικός ορισμός της θρέψης των φυτών. περιλαμβάνει Τον έλεγχο των παραγόντων της αύξησης και ανάπτυξης των φυτών Τον επηρεασμό της χημικής σύσταση των φυτών από τη βλάστηση μέχρι τη ωρίμανση τους με στόχο τη βελτίωση της απόδοσης σε ποσότητα και ποιότητα των εκμεταλλεύσιμων αγροτικών προϊόντων Από τον Αγροτεχνικό ορισμό.προκύπτει ότι για να επιτευχθεί ο στόχος προϋποθέτει να γνωρίζουμε την φυσιολογία της θρέψης των φυτών Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 7

8 τη οικολογία του τόπου, όπου αναπτύσσονται τα φυτά -δηλαδή στο φυσικό περιβάλλον ( έδαφος + κλιματικές συνθήκες), οι οποίες καθορίζουν τον τρόπο ελέγχου και επέμβασης στα καλλιεργούμενα φυτά για το καλύτερο δυνατό οικονομικό αποτέλεσμα με άλλα λόγια να επιτευχθεί ο αγροτεχνικός στόχος παραγωγής (απόδοση -σοδειά ΘΡΕΨΗ ΦΥΤΩΝ Αγροτεχνικός στόχος αύξησης παραγωγής (απόδοση -σοδειά) αύξηση και ανάπτυξη των φυτών Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 8

9 Ανάπτυξη του φυτού: Το φαινόμενο κατά το οποίο το φυτό δημιουργεί τα βλαστικά όργανα, τα αναπαραγωγικά όργανα και ολοκληρώνει το βιολογικό του κύκλο με τη δημιουργία νέου φυτικού οργανισμού. Οι μεταβολές αυτές προσδιορίζουν εννοιολογικά την ανάπτυξη των φυτών (Το σύνολο των ποιοτικών αυτών μεταβολών εκφράζεται και µε τον όρο διαφοροποίηση). με άλλα λόγια Η ανάπτυξη του οργανισμού καθιστά τον οργανισμό να οργανώσει τη δομή του, ώστε να ολοκληρωθεί και να αναπαραχθεί (αναπαραγωγή όμοιου οργανισμού) Αύξηση του φυτού: Το φαινόμενο κατά το οποίο το φυτό γίνεται μεγαλύτερο σε μέγεθος και, η μεγέθυνση του δεν είναι αντιστρεπτή, ονομάζεται αύξηση. Κατά τη διάρκεια του βιολογικού κύκλου παρατηρείται μεταβολή στο μέγεθος του φυτού, π.χ. Από το μικρό σπόρο του καλαμποκιού, σχηματίζεται σε λίγους μήνες ένα μεγάλο φυτό Η Αύξηση και ανάπτυξη των φυτών..γίνεται μέσω της φωτοσύνθεσης (δέσμευση ενέργειας) ως βασική διαδικασία της παραγωγής της φυτικής μάζας, όπου το διοξείδιο του άνθρακα, που είναι χαμηλής ενέργειας χημική ένωση κάτω από την επίδραση του φωτός μετατρέπεται σε υδατάνθρακα (Γλυκόζη =C 6 H 12 O 6 ), που είναι μια χημική ένωση πλούσια σε ενέργεια Ποιοι παράγοντες την επηρεάζουν την Αύξηση και ανάπτυξη των φυτών; Η ανάπτυξη και αύξηση του φυτού είναι συνάρτηση ενδογενών και εξωγενών παραγόντων Ενδογενείς παράγοντες: 1. Γενετικές καταβολές του φυτού: Ο γενετικός παράγοντας είναι καθορισμένος για ένα φυτό και καθορίζει τη δυναμικότητα του φυτού για το μέγιστο της απόδοσης σε ευνοϊκές συνθήκες του περιβάλλοντός του. 2. Χημικοί παράγοντε, που ελέγχουν την ανάπτυξη των φυτών: Είναι οργανικές ουσίες (ενδογενείς ή εξωγενείς) οι οποίες δρουν σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις και διεγείρουν, τροποποιούν ή παρεμποδίζουν µια Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 9

10 βιοχημική ή φυσιολογική διεργασία του φυτού χωρίς να έχουν ενεργειακό, δομικό ή καταλυτικό ρόλο. Οι βασικές κατηγορίες ενδογενών ρυθµιστών της αύξησης των φυτών : Αυξίνες (auxins), Γιββερελλίνες (gibberellins), Κυτοκινίνες (cytokinin ), Αιθυλένιο (ethylene), Αψισικό οξύ(abscisic acid ABA) Εξωγενείς ή οικολογικοί παράγοντες : Οι οικολογικοί παράγοντες διαχωρίζονται σε : 1. Κλιματικοί παράγοντες, όπως είναι το φως, η θερμοκρασία, η υγρασία της ατμόσφαιρας, τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα ( βροχή, χιόνια), Τα φυτά παρουσιάζουν διαφορετική αντοχή στην επίδραση της θερμοκρασίας. Για όλους τους οργανισμούς το νερό είναι απαραίτητο συστατικό της ζωής 2. Βιολογικοί παράγοντες, όπως είναι ο ανταγωνισμός μεταξύ των φυτών, τα φυτικά και ζωικά παράσιτα, τα επιβλαβή έντομα, οι παθογόνοι για τα φυτά μύκητες και τα βακτήρια 3. Εδαφικοί παράγοντες: Όπως είναι οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του εδάφους, η περιεκτικότητα σε θρεπτικά στοιχεία Νόμοι ανόργανης Θρέψης των φυτών Οι βασικές αρχές ή Νόμοι της ανόργανης θρέψης των φυτών, είναι αυτοί που καθορίζουν την απόδοση των φυτών: &1: Αρχή της αντικατάστασης &2: Αρχή του ελαχίστου παράγοντος &3: Αρχή της δράσης των παραγόντων ανάπτυξης των φυτών &1: Νόμος ή αρχή της αντικατάστασης: Σύμφωνα με τον νόμο αυτό οι ποσότητες των θρεπτικών στοιχείων που αφαιρέθηκαν από το έδαφος, για τις ανάγκες της προηγούμενης καλλιέργειας, πρέπει να αντικατασταθούν για Παράδειγμα παραγωγή 300 kg ανά στρέμμα σιτάρι απομακρύνει από το έδαφος 11 kg Ν, 3 kg Ρ και 3 kg Κ. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 10

11 &2: Νόμος του ελαχίστου παράγοντος : Σύμφωνα με τον νόμο αυτόν, η απόδοση των φυτών εξαρτάται από το στοιχείο που βρίσκεται στην ελάχιστη ποσότητα. Έτσι η απόδοση των φυτών, από τα οποία λείπει π.χ. το διαθέσιμο άζωτο για την ανάπτυξή τους, δεν μπορεί να αυξηθεί με την προσθήκη επιπλέον του φωσφόρου. Παραδοχές της ανόργανης θρέψης των φυτών: Η οργανική ουσία του εδάφους, γνωστή ως χούμος, δεν είναι απαραίτητο ως θρεπτικό συστατικό των φυτών Τα ανόργανα χημικά στοιχεία είναι απαραίτητα συστατικά των φυτών Τα φυτά αφαιρούν ανόργανα χημικά στοιχεία από το έδαφος, το οποίο εξαντλείται και πρέπει να προστεθούν. Με την προσθήκη ανόργανων αλάτων (Λίπασμα) επανακτεί το έδαφος την γονιμότητά τους Θρεπτικές ουσίες των φυτών Τα φυτά είναι αυτότροφοι οργανισμοί μπορούν δηλαδή να παράγουν τις οργανικές ουσίες που χρειάζονται: από ανόργανα χημικά στοιχεία, τα οποία λαμβάνουν από το περιβάλλον, όπου αναπτύσσονται, δεσμεύοντας ηλιακή ενέργεια μέσω της φωτοσύνθεσης και τις μετατρέπουν σε υδατάνθρακες, που είναι οργανικές ενώσεις πλούσιες σε ενέργεια δηλαδή Οι θρεπτικές ουσίες των φυτών είναι εκείνες οι ανόργανες και οργανικές ενώσεις, τις οποίες προσλαμβάνουν τα φυτά από το περιβάλλον, όπου αναπτύσσονται και τις μετατρέπουν σε ουσίες από τις οπαίες αποτελείται το σώμα τους Τα φυτά προμηθεύονται από το περιβάλλον απλές χημικές ουσίες, όπως νερό, διοξείδιο του άνθρακα και διάφορα ανόργανα άλατα και και συνθέτουν υδατάνθρακες, λίπη, πρωτεΐνες, νουκλεϊνικά οξέα και άλλες οργανικές ουσίες, που χρειάζονται Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 11

12 ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΟΥ ΘΡΕΠΤΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΘΡΕΨΗ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ Για να διαπιστωθεί αν ένα ανόργανο χημικό στοιχείο είναι απαραίτητο για το φυτό, πρέπει πρώτα να καθορισθεί ο όρος απαραίτητο στοιχείο για τη θρέψη του φυτού. Από τους ορισμούς που έχουν προταθεί, έχει επικρατήσει ο εξής: Ένα στοιχείο θεωρείται απαραίτητο όταν με την έλλειψη του στοιχείου, το φυτό δεν μπορεί να ολοκληρώσει τον βιολογικό του κύκλο και ότι η έλλειψη θα πρέπει να διορθώνεται άμεσα όχι έμμεσα με τη χρησιμοποίηση του στοιχείου αυτού. Επομένως απαραίτητο θρεπτικό στοιχείο είναι το στοιχείο που είναι Αναγκαίο για την αύξηση και την ανάπτυξη του φυτού και αυτή η λειτουργία που προσφέρει στο φυτό δεν μπορεί να αντικατασταθεί από άλλο ανόργανο στοιχείο. Η καλλιέργεια των φυτών σε συνθετικά θρεπτικά διαλύματα ανόργανων αλάτων (υδροπονία) συμβάλλει στο να διαπιστωθεί ποια είναι τα απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία και με ποια μορφή προσλαμβάνεται και χρησιμοποιείται από τα φυτά. Σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό κανένα φυτό δεν μπορεί να αναπτυχθεί ή ακόμα να διατηρηθεί στη ζωή, αν λείπει από το μέσο ανάπτυξης του φυτού, οποιοδήποτε στοιχείο που να χαρακτηρίζεται ως απαραίτητο. Η διάκριση που γίνεται στα απαραίτητα ανόργανα θρεπτικά στοιχεία σε δύο ομάδες α) σε μακροστοιχεία και β) μικρό ή ιχνοστοιχεία βασίζεται μόνο στο γεγονός ότι τα μακροστοιχεία απαιτούνται σε μεγαλύτερα ποσά, ενώ τα ιχνοστοιχεία απαιτούνται από τα φυτά σε πολύ μικρότερα ποσά. Πότε χαρακτηρίζεται ένα ανόργανο χημικό στοιχείο ως θρεπτικό στοιχείο των φυτών; κάθε χημικό ανόργανο στοιχείο που είτε αποτελεί συστατικό της δομής είτε είναι απαραίτητο στις φυσιολογικές λειτουργίες του φυτού δηλαδή η απουσία του προκαλεί σοβαρές διαταραχές στην αύξηση, ανάπτυξη ή αναπαραγωγή του φυτού με άλλα λόγια Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 12

13 συμμετέχουν στη σύσταση της ξηρής ουσίας των φυτών και είναι αναγκαία για την ολοκλήρωση του βιολογικού τους κύκλου, έχουν συγκεκριμένη λειτουργία στο μεταβολισμό του φυτού, η ύπαρξή τους στα φυτά και επιπλέον Η ύπαρξή του στο έδαφος διαδραματίζει έμμεσα ένα ρόλο στη θρέψη του φυτού Από φυσιολογική άποψη. 1. Όταν η ύπαρξη του χημικού στοιχείων στους φυτικούς ιστούς, σε συγκεκριμένες συγκεντρώσεις, συμβάλει στη ομαλή ανάπτυξη των φυτών, το οποίο δεν μπορεί κάποιο άλλο στοιχείο να το αντικαταστήσει στη φυσιολογική λειτουργία που επιτελεί στο φυτικό οργανισμό 2. Όταν η έλλειψη ή περίσσεια του στους φυτικούς ιστούς επιφέρει ανωμαλίες στην αύξηση και ανάπτυξη του φυτού, δηλαδή καχεκτική αύξηση του φυτού ή αποχρωματισμό στους φυτικούς ιστούς, μαρασμό και νέκρωση των φυτών. Κριτήρια χαρακτηρισμού ως θρεπτικό στοιχείο των φυτών Το χημικό στοιχείο πρέπει να είναι αναγκαίο και απαραίτητο για την ολοκλήρωση του κύκλου ζωής των φυτών Το χημικό στοιχείο πρέπει να έχει συγκεκριμένη φυσιολογική λειτουργία στο φυτό (να προκαλεί συγκεκριμένα συμπτώματα ανεπάρκειας στο φυτό, όταν δεν είναι διαθέσιμο και να αίρονται το σύμπτωμα με την προσθήκη του χημικού στοιχείου στο φυτό) Το χημικό στοιχείο πρέπει να διαδραματίζει έμμεσα ένα ρόλο στη θρέψη του φυτού ( Έμμεση επίδραση έχουμε, όταν η προσθήκη πυριτίου (Si) στο έδαφος κινητοποιεί το φώσφορο (P) στο έδαφος Διάκριση θρεπτικών στοιχείων των φυτών ανάλογα με την σημασία τους Θεμελιώδη ζωτικής σημασίας για το φυτό Χρήσιμο για το φυτό Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 13

14 Επουσιώδη για το φυτό Θεμελιώδη ζωτικής σημασίας για το φυτό (=Ουσιώδη στοιχεία, Essential elements) : Ο βιολογικός κύκλος των φυτών εξαρτάται σημαντικά από την παρουσία συγκεκριμένων χημικών στοιχείων στους ιστούς τους. Η ύπαρξη των στοιχείων αυτών στους φυτικούς ιστούς σε συγκεκριμένες συγκεντρώσεις συμβάλει στη ομαλή ανάπτυξη των φυτών. H Έλλειψη του χημικού στοιχείου ή περίσσεια του στους φυτικούς ιστούς επιφέρει ανωμαλίες στην ανάπτυξη, αποχρωματισμό των φύλλων, μαρασμό και νέκρωση των φυτών. Χρήσιμα θρεπτικών στοιχείων : Όταν δεν είναι απαραίτητο για τα φυτά αλλά μπορεί όμως να είναι απαραίτητο για τα ζώα, όπως είναι το ιώδιο (J).Όταν π.χ. η προσθήκη πυριτίου (Si) στο έδαφος κινητοποιεί το φώσφορο (P) στο έδαφος. Όταν π.χ. το Νάτριο (Na) και το Ρουβίδιο (Rb), αντικαταστεί μερικώς το λειτουργικό ρόλο του K στο μεταβολισμό του φυτού Επουσιώδη Ανόργανα στοιχεία: Η ύπαρξή τους στους φυτικούς ιστούς δεν επηρεάζει τις φυσιολογικές λειτουργίες του φυτού Τοξικά ανόργανα στοιχεία, όπως Pb, Cd, Hg, Tl, που η ύπαρξή τους στους φυτικούς ιστούς μπορεί να προκαλέσει μεταβολές στο μεταβολισμό των φυτών με εμφάνιση συμπτωμάτων τοξικότητας στους φυτικούς ιστούς Τα θρεπτικά ανόργανα χημικά στοιχεία είναι απαραίτητα συστατικά για την σύνθεση των οργανικών συστατικών στους φυτικούς ιστούς όπως πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και ως καταλύτες σε διάφορες βιοχημικές αντιδράσεις. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 14

15 Τα βασικά συστατικά στις οργανικές ενώσεις είναι ο άνθρακας (C), το υδρογόνο (Η) και το Οξυγόνο (Ο). Τα στοιχεία αυτά συμμετέχουν στο μόριο στις πρωτεΐνες, τους υδατάνθρακες, λίπη, νουκλεϊκά οξέα. Το άζωτο (Ν) συμμετέχει στο μόριο σε πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα κλπ. Ενώ ο φώσφορος (Ρ) στο μόριο των νουκλεϊκών οξέων, φωσφορολιπίδια, ενώ το θείο (S) στο μόριο σε πρωτεΐνες και διάφορα ένζυμα. Τα υπόλοιπα θρεπτικά στοιχεία απαντούν στους φυτικούς ιστούς με την μορφή κατιόντων εκτός από τα Cl, B, Mo, τα οποία απαντούν με την μορφή ανιόντων Cl , BO 3, MoO 4. Τα θρεπτικά στοιχεία στα φυτά ανάλογα με την φυσιολογική λειτουργία τους και την αναγκαιότητα για μικρή ή μεγάλη ποσότητα από αυτά διακρίνονται σε μακροστοιχεία και μικροστοιχεία ή ιχνοστοιχεία. Εκτός από θρεπτικά στοιχεία : άνθρακας (C), υδρογόνο (Η) και οξυγόνο (Ο) ως μακροστοιχεία χαρακτηρίζονται τα άζωτο (Ν), ο φώσφορος (P), το κάλιο (K), το θείο (S), το ασβέστιο (Ca) και το μαγνήσιο (Mg) γιατί τα φυτά έχουν μεγάλη ανάγκη σχετικά μεγάλες ποσότητες για την κανονική ανάπτυξή τους. Τα υπόλοιπα θρεπτικά στοιχεία χαρακτηρίζονται μικροστοιχεία ή ιχνοστοιχεία γιατί τα φυτά αντίστοιχα έχουν μικρές ποσότητες από αυτά. ΜΑΚΡΟΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΗ ΘΡΕΨΗ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ Άζωτο Nitrogen (Ν) Το άζωτο είναι ένα από τα κυριότερα συστατικά για τα φυτά και λαμβάνει μέρος στη σύσταση βασικών για τη ζωή των φυτών οργανικών ουσιών (ενώσεων) όπως είναι οι πρωτεΐνες, τα αμινοξέα, η χλωροφύλλη, τα διάφορα ένζυμα, συνένζυμα κ.λπ. Το άζωτο περιέχεται στου φυτικούς ιστούς και η περιεκτικότητά του κυμαίνεται σε ποσοστό 1 5% επί της ουσίας του φυτού Στα φυτά βρίσκεται κατά 85% σε πρωτεΐνες, κατά 5% περίπου σε νουκλεϊκά οξέα (RNA, DNA) Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 15

16 και το υπόλοιπο ποσοστό σε μικρής μοριακής μάζας, υδατοδιαλυτές οργανικές ενώσεις, όπως επίσης βρίσκεται και ως ελεύθερο νιτρικό ιόν στους χλωροπλάστες, στους αγωγούς ιστούς των βλαστών και στους μίσχους των φύλλων Ανάλογα με το είδος του φυτού τα Νιτρικά συσσωρεύονται στα βλαστικά μέρη του φυτού σε μετρίσιμες συγκεντρώσεις κατά τη διάρκεια του βλαστικού κύκλου. Η περιεκτικότητα των βλαστών ή των μίσχων ορισμένων καλλιεργειών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δείκτες για την κατάσταση του αζώτου στα φυτά. Από φυσιολογική άποψη το άζωτο είναι στοιχείο απαραίτητο για τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων και γενικά για την ανάπτυξη των φυτών και έχει μεγάλη σημασία για τη βλάστηση και για τον σχηματισμό των ανθέων (ανθοφορία) και κατά συνέπεια της καρποφορίας. Το άζωτο επηρεάζει επίσης και την επιμήκυνση των ριζών.. Η περίσσεια αζώτου στη θρέψη των φυτών επιβραδύνει την ωρίμανση των καρπών και ως εκ τούτου οψιμίζει την παραγωγή στις καλλιέργειες. Οι διάφορες καλλιέργειες που αναπτύσσονται σε εδάφη πλούσια σε άζωτο έχουν μεγάλη βλαστική ανάπτυξη, η οποία στην περίπτωση των σιτηρών είναι η αιτία για το πλάγιασμα, που προκαλείται από το υπερβολικό αδέλφωμα, και από την ανάπτυξη μεγάλων διαστημάτων. Το άζωτο επιδρά και στην ποιότητα των γεωργικών προϊόντων όπως π.χ. τα σακχαρότευτλα με μεγάλη ποσότητα αζώτου κατά τη θρέψη των, ελαττώνουν το σάκχαρο στη ρίζα τους, ενώ σε άλλα προϊόντα όπως φρούτα και λαχανικά προκαλούν μαλθακότητα των φυτικών ιστών και έτσι έχουν μικρή αντοχή στη μεταφορά και αποθήκευση των προϊόντων. Επίσης η περίσσεια αζώτου στη θρέψη των φυτών μειώνει την αντοχή των φυτών αυτών στις διάφορες ασθένειες π.χ. στα σιτηρά μειώνεται η αντοχή τους στις μυκητολογικές προσβολές όπως είναι η σκωρίαση των σιτηρών. Τα φυτά, που υποφέρουν από έλλειψη αζώτου στη θρέψη τους, παρουσιάζουν συμπτώματα πρώτα στα ώριμα φύλλα ενώ τα νεώτερα φύλλα παραμένουν Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 16

17 πράσινα. Τα φύλλα με τα συμπτώματα έλλειψης είναι κιτρινωπά και τελικά απονεκρώνονται. Το Άζωτο στο έδαφος Η περιεκτικότητα σε Ν του εδάφους κυμαίνεται (0,02-0,4%) και εξαρτάται από το εδαφικό τύπο, τις κλιματικές συνθήκες τη υπάρχουσα βλάστηση, που αναπτύσσεται πάνω στο έδαφος Ελαφριά αμμώδη εδάφη είναι πολύ φτωχά σε άζωτο, ενώ σε εδάφη, που αναπτύσσονται σε βαλτώδης περιοχές, είναι ιδιαίτερα πλούσια σε άζωτο Στα εδάφη το άζωτο βρίσκεται ως : Οργανικό άζωτο στην οργανική ουσία χουμικές ενώσεις του εδάφους Αμμωνιακό άζωτο (NH 4 N), δεσμευμένο στους ενδοκρυσταλικούς χώρους των αργιλοπυριτικών ορυκτών ή σε ανταλλάξιμη μορφή Νιτρικό άζωτο ( NO 3 N) ελεύθερο ανιόν σχηματίζοντας ευδιάλυτα άλατα ή ορυκτά π.χ, Νίτρο της Χιλής NaNO 3 και KNO 3 Αέριο σε στοιχειακή μορφή N 2, οξειδίων του Αζώτου (N 2 O) και Αμμωνία (NH 3 ) Στο επιφανειακό στρώμα του εδάφους σε αρόσιμο βάθος 20 cm (Αp ορίζοντα) βρίσκεται συνήθως το 95% του ολικού αζώτου ως οργανικό άζωτο στη βιομάζα, στα υπολείμματα των φυτών και των ζωικών οργανισμών, στους μικροοργανισμούς του εδάφους και στις χουμικές ουσίες του εδάφους Από το 95% του ολικού αζώτου, που είναι σε συνδεδεμένη μορφή στα οργανικά υπολείμματα, περίπου τα δύο τρίτα βρίσκονται ως αμινοξέα και ως αμίδια (είναι παράγωγα της αμμωνίας όπου ένα άτομο ως υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από μια ομάδα ακυλίου), και το υπόλοιπο ποσοστό ως αμινοσάκχαρα, νουκλεϊνικά οξέα ή ετεροκυκλικές Ν δεσμευμένες σε σταθερές μορφές χούμο. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 17

18 Λιγότερο από το 5% του ανόργανου αζώτου βρίσκεται σε μορφή αμμωνίου ή νιτρικού και ένα πολύ μικρό ποσό υπό τη μορφή νιτρώδους. Η συνολική περιεκτικότητα σε άζωτο του εδάφους εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε οργανική ουσία του εδάφους και επηρεάζεται από : το κλίμα, τη βλάστηση, τις φυσικοχημικές ιδιότητες του εδάφους και τις εφαρμοσμένες καλλιεργητικές φροντίδες, όπως όργωμα, χρήση οργανικών αποβλήτων ( κοπριά, χλωρά λίπανση κ.α Το αφομοιώσιμο μέρους του αζώτου (Ν) είναι στενά συνδεδεμένη με την περιεκτικότητα άνθρακα (C), που βρίσκεται στο έδαφος. Η μεταβολή του αζώτου σε ανόργανες ενώσεις εξαρτάται από την σχέση C/N των οργανικών υπολειμμάτων. Όσο μικρότερη η τιμή του πηλίκου C/N, τόσες περισσότερες πρωτεΐνες περιέχουν τα οργανικά υπολείμματα και τόσο γρήγορα γίνεται η αποσύνθεση - η χουμοποίηση και η ανοργανοποίηση (Ν min) της οργανικής ουσίας του εδάφους Η ταχύτητα της χουμοποίησης και κατά συνέπεια η ανοργανοποίηση(ν min) του αζώτου εξαρτάται από την : 1. Δραστηριότητα των μικροοργανισμών. 2. Επίδραση κλίματος και τοπογραφικού ανάγλυφου. 3. Επίδραση της μηχανικής σύστασης των εδαφών. 4. Επίδραση της μορφής εκμετάλλευσης των εδαφών. 5. Επίδραση της λίπανσης 6. Επίδραση του ph. Aνοργανοποίηση (Ν min) Πολλά ετερότροφα βακτήρια και μύκητες συμβάλουν στον μεταβολισμό του οργανικού αζώτου μετατρέποντας το τελικά σε αμμωνιακό (ΝΗ + 4 ) μέσω της διαδικασίας της αμμωνιοποίησης. Η Αμμωνιοποίηση ( Mineralization) της οργανικής ουσίας του εδάφους επιταχύνεται σε υψηλές θερμοκρασίες, Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 18

19 καλές συνθήκες αερισμού, ουδέτερο PH, ευνοϊκές συνθήκες διαθεσιμότητας νερού στο έδαφος Περίπου 1-3% της συνολικής οργανικής ουσίας του εδάφους ανοργανοποιείται σε αμμωνιακό ιόν ΝΗ + 4, και μπορεί να αποδόσει με αυτό τον τρόπο ετήσια kg Ν κάθε χρόνο, εκ των οποίων περίπου το 1/3 μπορεί να χρησιμοποιηθεί (δεσμεύεται) από τα ανώτερα φυτά. Στο έδαφος η αμμωνιακή μορφή οξειδώνεται και μετατρέπεται σε νιτρώδη, η δε νιτρώδης μορφή οξειδώνεται σε νιτρική. Η νιτρική μορφή είναι πολύ διαλυτή δεν συγκρατείται από τα εδαφικά κολλοειδή και ακολουθεί την πορεία του εδαφικού νερού. Οι απώλειες με τη διαδικασία της απονιτροποίησης μπορεί να οδηγήσει σε Ν- απώλειες 15-30% και εξαρτάται: ανάλογα με την ποσότητα και τη μορφή της εφαρμοσμένης ανόργανων λιπασμάτων ανάλογα από την ικανότητα συγκράτησης κατιόντων έδαφος ειδικά τότε, όταν εφαρμόζονται μεγαλύτερες δόσεις αμμωνιακών λιπασμάτων (ουρία, υγρή αμμωνία, κλπ) και δεν έχουν ενσωματωθεί προσεκτικά μέσα στο έδαφος. Οι απώλειες Αζώτου (Ν) με τη μορφή της αμμωνίας αφορά μόνο σε ασβεστολιθικά εδάφη. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 19

20 Φώσφορος - Phosphorus (P) O φώσφορος είναι θρεπτικό στοιχείο απαραίτητο για την ανάπτυξη των φυτών και αποτελεί συστατικό στα νουκλεϊκά οξέα, τα φωσφορολιπίδια και τους φωσφοριλιωμένους υδατάνθρακες και απαντάται συνήθως ως φυτίνη που είναι άλας της φωσφορικής ινοσιτόλης με το Ca και το Mg. Είναι απαραίτητο στοιχείο για τα νουκλεϊκά οξέα και βρίσκεται στον πυρήνα των κυττάρων. Ο φώσφορος συμμετέχει στην αποταμίευση και τη μεταφορά της μεταβολικής ενέργειας του κυττάρου γιατί είναι συστατικό σε ενώσεις με υψηλή ενέργεια όπως είναι η Τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ), η διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) κ.λπ. Ο φώσφορος επιδρά στον σχηματισμό της χλωροφύλλης και γι αυτό τα φυτά έχουν σκοτεινό κυανοπράσινο χρωματισμό χαρακτηριστικό της έλλειψής του από τη θρέψη των φυτών. Ειδικά η θετική επίδραση του φωσφόρου στα φυτά αναφέρεται στη βλάστηση του σπόρου, στην ανάπτυξη των ριζών και στην ωρίμανση των καρπών. Με άλλα λόγια ο φώσφορος ευνοεί την ανάπτυξη στα νεαρά φυτά και τις ρίζες τους καθώς και την ωρίμανση των καρπών. Σε γενικές γραμμές η έλλειψη του φωσφόρου από την θρέψη των φυτών προκαλεί ανάσχεση στην ανάπτυξη και την αύξηση τους. Τα συμπτώματα της έλλειψης του φωσφόρου παρουσιάζονται στα ώριμα φύλλα των φυτών, ενώ τα νεαρά φύλλα παρουσιάζουν βαθιά κυανοπράσινη απόχρωση ή ακόμα σκοτεινή ερυθροειδή απόχρωση λόγω έντονου σχηματισμού ανθοκυανών. Ο ρόλος του Ρ από αγροτεχνική: 1. ευνοεί την άνθηση και καρποφορία, 2. ευνοεί την ωρίμανση και αναστέλλει δυσμενείς επιδράσεις της αζωτούχου λίπανσης 3. βελτιώνει την ποιότητα των προϊόντων, 4. ευνοεί την ανάπτυξη των ριζών, 5. αυξάνει την ανθεκτικότητα στις ασθένειες Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 20

21 Ο Φώσφορος στο έδαφος Ο φώσφορος βρίσκεται στο έδαφος σε ανόργανη και οργανική μορφή. Η ανόργανη μορφή του φωσφόρου προέρχεται από τα ορυκτά της Λιθόσφαιρας. Κύρια πηγή φωσφόρου είναι τα πρωτογενή και δευτερογενή ορυκτά (απατίτης κ.α.) Η οργανική μορφή του φωσφόρου βρίσκεται προσροφημένα σε οργανικά μόρια στους μικροοργανισμούς και στα φυτικά υπολείμματα και κυρίως βρίσκεται με την μορφή του φωσφορικού ινοσίτη (φυτικό οξύ φυτίνη) Στα εδάφη ο Φώσφορος βρίσκεται συνδεδεμένος στα ανόργανα και οργανικά συστατικά του εδάφους. Ως άλας : Οι ενώσεις του ανιόντος 3- PO 4 με Ca, Al, Fe και Mg είναι δυσδιάλυτες Ως φωσφορική ομάδα συνδεδεμένο στην οργανική ουσία του εδάφους Η διαθεσιμότητα του φωσφορικού ανιόντος εξαρτάται: από την ενεργή επιφάνεια των πυριτικών ορυκτών και της οργανικής ουσίας (Χούμο) του εδάφους Φυσικοχημικές συνθήκες του εδάφους, όπως ph, εδαφικό νερό, Από τα είδος του φυτού ( Ριζικό σύστημα, απαιτήσεις του φυτού σε Ca) πχ. Ψυχανθή Διάκριση διαλυτότητας του εδαφικού φωσφόρου Από την άποψη της θρέψης του φυτού οι διάφορες φωσφορικές μορφές στο έδαφος διακρίνονται σε τρία (3) κλάσματα ανάλογα με τη διαλυτότητα του : Εδαφικό διάλυμα (Solution P ): Ο φώσφορος απαντά στο εδαφικό διάλυμα υπό μορφή μονοσθενών και δισθενών φωσφορικών ανιόντων (δισόξεινο Η 2 PO 4.και μονόξεινο - ΗPO 4 ) και είναι άμεσα διαθέσιμα στα φυτά Διαθέσιμος (Labile P): Φωσφορικά ανιόντα χαλαρά συνδεδεμένα με ειδική προσρόφηση στα οξείδια του σιδήρου και του αργιλίου ή αργιλικών ορυκτών. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 21

22 μη διαθέσιμος (non Labile P): Σταθερά συνδεδεμένα φωσφορικά στο κρυσταλλικό πλέγμα των ορυκτών (απατίτες και στα φωσφορικά άλατα του ασβεστίου). Ανάλογα με την διαλυτότητα των φωσφορικών αλάτων το φωσφορικό ανιόν εμφανίζεται στο έδαφος με την μορφή: 1. Διαλυτών ανόργανων και οργανικών ενώσεων στο εδαφικό διάλυμ 2. Δυσδιάλυτων φωσφορικών ενώσεων. Οι δυσδιάλυτες ανόργανες ενώσεις του εδαφικού P εντάσσονται σε δυο κύριες κατηγορίες, τις ενώσεις με ασβέστιο (Ca-P) και τις ενώσεις με σίδηρο και αργίλιο (Fe-P και Al-P). 3. Φωσφορικά ιόντα ισχυρά προσροφημένα σε ένυδρα οξείδια σιδηρού και αργίλιο 4. Φωσφορικά ιόντα δεσμευμένα σε πυριτικά ορυκτά 5. Αδιάλυτες οργανικές μορφές φώσφορου, που υπάρχουν στην οργανική ουσία (χούμος), και σε μη αποσυντιθέμενα φυτικά & ζωικά υπολείμματα. 6. και ως προσροφημένος (διαθέσιμος) ανόργανος φώσφορος Τα πιο δυσδιάλυτα ανόργανα φωσφορικά άλατα είναι : Ο φωσφορικός σίδηρος (FePO 4.2H 2 O) Το φωσφορικό αργίλλιο ( AlPO 4.2H 2 O) και ακολουθούν κατά σειρά: Ο υδροξυαπατίτης Ca(OH) 2. 3Ca 3 (PO 4 ) 2 Το φωσφορικό οκτασβέστιο Ca 8 H 2 (PO 4 ) 6. 5H 2 O Το τριασβέστιο Ca 3 (PO 4 ) 2 Οι δυσδιάλυτες μορφές βρίσκονται σε ισορροπία με τις πιο διαλυτές μορφές όπως είναι το φωσφωρικό διασβέστιο Ca HPO 4. 2H 2 O Κάλιο - Potassium ( Κ ) Το κάλιο απαντά στους φυτικούς ιστούς με τη μορφή του κατιόντος Κ + και βρίσκεται στο πρωτόπλασμα και σε πολύ μικρές ποσότητες στον πυρήνα. Το στοιχείο αυτό έχει μεγάλη σημασία στην περατότητα των βιολογικών μεμβρανών και συμμετέχει στην φωτοσύνθεση, στην σύνθεση των πρωτεϊνών, των υδατανθράκων κ.κλπ. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 22

23 Ρόλος του Καλίου στα φυτά 1. Συμβάλλει στην Ηλεκτρική ισορροπία του κυτταροπλάσματος 2. Συμβάλλει στην Υδατική κατάσταση των κύτταρων 3. Ρυθμίζει το άνοιγμα των στομάτων των φύλλων 4. Το κάλιο ενεργοποιεί ενζυμικές αντιδράσεις 5. Ρυθμίζει την ένταση της εξατμισοδιαπνοής 6. Συμβάλλει στη μεταφορά προϊόντων φωτοσύνθεσης 7. Συμβάλλει στην σύνθεση πρωτεϊνών - πρόσληψη αζώτου 8. Συμβάλλει στη διατήρηση της διαπερατότητας των βιομεμβρανών 9. Ρυθμίζει την σπαργή των φυτικών κυττάρων. Η ευνοϊκή επίδραση του καλίου αναφέρεται στην ποιότητα των προϊόντων. Η έλλειψη του καλίου από την θρέψη των φυτών εκδηλώνεται αρχικά στα ώριμα φύλλα με χαρακτηριστική κατά κηλίδες ή περιφερειακή νέκρωση των φύλλων. Σε ποια εδάφη αναμένεται η έλλειψη Καλίου; Έλλειψη Καλίου παρατηρείται συνήθως σε αμμώδη και οργανικά εδάφη Στα αργιλλώδη εδάφη: Τα ιόντα K + δεσμεύονται στο διάκενο χώρο μεταξύ των στοιβάδων των τετραέδρων του Si και οκταέδρων του Al Έλλειψη Καλίου παρατηρείται όταν υπάρχει ανταγωνισμός κατιόντων, δηλαδή η πρόσληψη K + μπορεί να εμποδιστεί από τα κατιόντα Ca 2+, Mg 2+, Na + και ΝΗ + 4. Το Κάλιο (Κ) στο έδαφος Το Κάλι του εδάφους συναντάται στο εδαφικό διάλυμα (αφομοιώσιμο) ή συγκρατείται σε ανταλλάξιμη (αφομοιώσιμη) μορφή στα κολλοειδή του εδάφους ή σταθερά δεσμευμένο στα πρωτογενή και δευτερογενή ορυκτά. Προσροφημένα ιόντα καλίου στην επιφάνεια στα εδαφικά κολλοειδή - εύκολα ανταλλάξιμο Το Δεσμευμένο Κ + βρίσκεται ανάμεσα στις εσωτερικές επιφάνειες των κρυσταλλικών στοιβάδων των ορυκτών της αργίλου και απελευθερώνεται μετά από αποσάθρωση Ασβέστιο /Calcium - Ca Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 23

24 Τo ασβέστιο είναι απαραίτητο κατά την κυτταρική διαίρεση και η έλλειψή του από τη θρέψη του φυτού προκαλεί επιβράδυνση στην ανάπτυξη των ριζών και της κορυφής των βλαστών. Το ασβέστιο βρίσκεται στους φυτικούς ιστούς με την μορφή διαφόρων ενώσεων όπως π.χ. το πηκτινικό ασβέστιο στα κυτταρικά τοιχώματα καθώς και σε άλλες δυσδιάλυτες ενώσεις. Οι ενώσεις αυτές καθιστούν το ασβέστιο δυσκίνητο κατιόν στο φυτό και για αυτό τον λόγο τα νεαρά φύλλα των φυτών παρουσιάζουν πρώτα την επίδραση από την έλλειψη του ασβεστίου. Η έλλειψη του ασβεστίου γενικά προκαλεί σοβαρές φυσιολογικές διαταραχές, οι οποίες οδηγούν στην νέκρωση των κυττάρων και αυτή είναι ιδιαίτερα αισθητή στην περιοχή που υπάρχουν μεριστώματα όπως στην κορυφή του βλαστού και τη ρίζα. Η έλλειψη του ασβεστίου προκαλεί ξηρά σήψη των καρπών στην τομάτα, που οφείλεται είτε σε έλλειψη ασβεστίου από το έδαφος είτε σε μειωμένη πρόσληψη νερού ακανόνιστο πότισμα - χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλή ατμοσφαιρική υγρασία και στα μήλα (Bitter pit) Περίσσεια ασβεστίου στο έδαφος (= αλκαλικά εδάφη ή άρδευση με αλατούχο νερό ρη> 8), προκαλεί χλώρωση των φύλλων, κυρίως από την έλλειψη του Σιδήρου (Fe) και άλλων θρεπτικών στοιχείων όπως Βορίου, Καλίου, Χαλκού, μαγγανίου, μαγνησίου, φωσφόρου και ψευδαργύρου. Συμπτώματα έλλειψης ασβεστίου μπορεί να εμφανισθούν: σε πολύ όξινα εδάφη, σε ελαφρά εδάφη, τα οποία είναι εκτεθειμένα στην έκπλυση, όπως αμμώδη εδάφη, σε αλατούχα Νατριωμένα εδάφη χωρίς να περιέχουν ελεύθερο CaCΟ 3 Τα ασβεστούχα εδάφη έχουν υψηλή συγκέντρωση όξινων διτανθρακικών ανιόντων (HCO - 3 ) και χαρακτηρίζονται από υψηλό ph και μειωμένη διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων, Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 24

25 ιδιαίτερα P και των ιχνοστοιχείων Zn, Fe, Mn και B, με συνέπεια οι καλλιέργειες συχνά να υποφέρουν από τροφοπενίες, κυριότερη των οποίων είναι η χλώρωση του σιδήρου. Ασβέστιο (Ca) στη φύση Στο φύση το ασβέστιο Βρίσκεται σε δεσμευμένη μορφή ως: Οξείδιο του Ασβεστίου ( CaO), άλατα του Ασβεστίου και ενσωματωμένο στο κρυσταλλικό πλέγμα αρκετών ορυκτών Μεταξύ των ορυκτών που το Ca συμμετέχει στο κρυσταλικό πλέγμα αναφέρονται τα πρωτογενή ορυκτά : ανορθίτης (Ca-πλαγιόκλαστο) CaAl 2 Si 3 O 8, που περιέχει 6% Ca, αυγίτης Ca(Mg,Fe)Si 2 O 6 που περιέχει 14% Ca, κεροστίλβης Ca(Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2, που περιέχει 8 % Ca, καθώς και τα δευτερογενή ορυκτά, όπως είναι ο ασβεστίτη (CaC03), ο δολομίτη (CaC03 Mg C03) και ο γύψος (CaS04 2 HO), Το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO 3 ) είναι µια χημική ένωση, η οποία απαντάται σε μεγάλη συχνότητα στο φυσικό περιβάλλον καθώς και στους ζωντανούς οργανισμούς. Το ασβέστιο αποτελεί συστατικό του σκελετού του ανθρώπου και των ζώων, του εξωσκελετού θαλάσσιων οργανισμών, όπως τα σαλιγκάρια, κοράλια και του περιβλήματος των αβγών Το Ασβέστιο (Ca) στο έδαφος Το ασβέστιο στο έδαφος βρίσκεται είτε σε ανόργανη μορφή δεσμευμένο στο κρυσταλλικό πλέγμα των ορυκτών είτε ως άλατα του ασβεστίου είτε δεσμευμένο με την οργανική ουσία του εδάφους σχηματίζοντας σύμπλεγμα ( Χειλικό σύμπλεγμα Ca) δηλαδή χουμικά οξέα Με την αποσάθρωση απελευθερώνονται ιόντα Ca ++, τα οποία εκπλύνονται ένωση ασβεστίου με τια Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 25

26 ή λόγω του θετικού τους φορτίου προσροφούνται και βρίσκονται σε ανταλλάξιμη μορφή από τα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια των εδαφικών κόκκων και του χούμου του εδάφους ή καθιζάνουν ως άλατα (κυρίως ανθρακικού ασβεστίου). Δείκτης Εδαφογένεσης: Το CaCO 3 στο έδαφος με την δράση του νερού και του διοξειδίου άνθρακα μετατρέπεται σε όξινο ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο είναι ευκίνητο και διηθείται στα βαθύτερα στρώματα του εδάφους, σύμφωνα με την αντίδραση: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 Λίπανση με ασβέστιο ως βελτιωτικό υλικό των εδαφών Στα όξινα εδάφη γίνεται προσθήκη ασβεστούχων υλικών όπως ασβεστόλιθου, με τα οποία επιτυγχάνεται συγχρόνως και η ρύθμιση του ph. Σε εδάφη με ουδέτερη ή αλκαλική αντίδραση ο εμπλουτισμός τους σε ασβέστιο επιτυγχάνεται με την προσθήκη γύψου (θειικού ασβεστίου). Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 26

27 Λειτουργία της θρέψης των φυτών Τα φυτά είναι αυτότροφοι οργανισμοί, έχουν την ικανότητα να συνθέτουν υδατάνθρακες, χρησιμοποιώντας το νερό (Η 2 Ο), το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) και την ηλιακή ενέργεια Η διαδικασία με την οποία λαμβάνει χώρα η σύλληψη και η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε χημική ενέργεια, την ονομάζουμε φωτοσύνθεση. Ο Μηχανισμός δέσμευσης της ηλιακής ενέργειας Φωτοσύνθεση Photosynthesis Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 27

28 Μετατροπή ηλιακής ακτινοβολίας σε χημική Όταν ένα φωτόνιο (ενεργειακή μονάδα φωτός) προσπίπτει σε ένα μόριο χλωροφύλλης, τότε ένα ηλεκτρόνιο της διεγείρεται και μεταφέρεται σε ένα υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Το ηλεκτρόνιο, σε κλάσμα του δευτερολέπτου, επανέρχεται πάλι στην προηγούμενη ενεργειακή του κατάσταση και αποδίδει ενέργεια, η οποία μεταφέρεται μέσω διαδοχικών χημικών αντιδράσεων κατά την βιολογική διεργασία της φωτοσύνθεσης, και μεταπίπτει σε χημική ενέργεια Από χημική άποψη η ενέργεια του φωτονίου βοηθά στην αναγωγή του διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) της ατμόσφαιρας σε υδατάνθρακες και την απελευθέρωση του οξυγόνου ( O 2 ). Μ αυτό τον τρόπο η ενέργεια του φωτός παγιδεύεται σε χημικές ενώσεις και χρησιμοποιείται από τα φυτά για την σύνθεση των οργανικών μεγαλομορίων για το μεταβολισμό των φυτών. μετά το σχηματισμό του μορίου της γλυκόζης με την διεργασία της φωτοσύνθεσης ακολουθεί ένα σύνολο βιοχημικών αντιδράσεων και φυσιολογικών διεργασιών για να αξιοποιήσει το φυτό την ενέργεια που αποκτά. Αυτές οι χημικές αντιδράσεις μετατρέπουν τα συστατικά που προσλαμβάνει το φυτό σε ενέργεια ή σε απαραίτητα δομικά υλικά δηλαδή για την σύνθεση μορίων, όπως (πρωτεΐνες, Λίπη, οργανικών οξέων, Βιταμίνες κ.α Τα μήκη κύματος που απορροφούν οι χλωροφύλλες είναι η μπλε και κόκκινη περιοχή του ορατού φάσματος (από nm και από nm, αντίστοιχα). Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 28

29 1. Στις φωτοχημικές αντιδράσεις (φωτεινό στάδιο): Δεσμεύονται φωτόνια από την χλωροφύλλη Διασπάται το μόριο του νερού με απελευθέρωση ηλεκτρονίων και πρωτονίων Δεσμεύονται τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια από το μόριο NADH +, ενώ ενδιάμεσα παράγεται ATP Αποβάλλεται (εκλύεται) στο περιβάλλον το Οξυγόνο από τη φωτόλυση του νερού 2. στις βιοχημικές αντιδράσεις (σκοτεινό στάδιο): Το στάδιο αυτό δεν εξαρτάται άμεσα από το φως αλλά από τη χημική ενέργεια που παράγεται κατά τη φωτεινή φάση (ATP και NADPH). Το μεγαλύτερο μέρος από την παραγόμενη χημική ενέργεια καταναλώνεται για την αναγωγή του CO 2 από την ατμόσφαιρα οπότε παράγονται φωσφορικές τριόζες και στην συνέχεια εξόλες (γλυκόζη, φρουκτόζη) όπως και άλλα συστατικά που χρειάζονται τα κύτταρα, όπως λιπαρά οξέα κ.α. Παράγοντες που επηρεάζουν την φωτοσύνθεση Εξωτερικοί παράγοντες: Φως : Η αύξηση της έντασης του φωτός είναι ανάλογη με τη φωτοσυνθετική απόδοση ενός φυτού. Θερμοκρασία : Η φωτοσυνθετική απόδοση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η άριστη θερμοκρασία φωτοσύνθεσης ποικίλει και εξαρτάται από το είδος του φυτού και από το γεωγραφικό πλάτος εξάπλωσής του. Μέτρα επηρεασμού : Θερμοκήπια - ειδικοί λαμπτήρες φωτισμού Διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) : Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση του C02 στην ατμόσφαιρα, τόσο πιο έντονη είναι η φωτοσυνθετική απόδοση των φυτών για μια συγκεκριμένη ένταση φωτισμού. Ωστόσο πολύ υψηλές συγκεντρώσεις C0 2 προκαλούν το κλείσιμο των στομάτων και κατά συνέπεια εμποδίζουν την πρόσληψή του από τα φυτά. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 29

30 Μέτρα επηρεασμού : Θερμοκήπια εμπλουτισμός CO 2 Νερό : Το νερό αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης. θρεπτικά στοιχεία: Η έλλειψη των βασικών θρεπτικών στοιχείων των φυτών παρεμποδίζει το μηχανισμό της φωτοσύνθεσης Μέτρα επηρεασμού : Άρδευση Λίπανση Διευκόλυνση πρόσληψης Θρεπτικών στοιχείων Παράγοντες, που ανήκουν στο φυτό Η δομή και η ηλικία των φύλλων, το μέγεθος, ο αριθμός των στομάτων η συγκέντρωση της περιεχόμενης χλωροφύλλης επηρεάζουν τη φωτοσυνθετική απόδοση των φυτών. Η μείωση της φιλλικής επιφάνειας από φυτοπαθολογικές προσβολές Πρόσληψη διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) Τα φυτά προσλαμβάνουν το CO 2 απευθείας από τον ατμοσφαιρικό αέρα Το CO 2 δεσμεύεται με 3 τρόπους στα διάφορα φυτά 1. Δέσμευση CO 2 - C3 φυτά: Το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) ακολουθεί τον κύκλο των Calvin Benson και καταλήγει στη δημιουργία ενός μορίου με 6 άτομα άνθρακα, το οποίο στη συνέχεια διασπάται σε δύο μόρια τριφωσφογλυκερικού οξέος, που το καθένα περιλαμβάνει 3 άτομα άνθρακα. 2. C3 φυτά : Τα φυτά που ακολουθούν την C3 (κύκλο των Calvin Benson) είναι τα φασόλια, τα κολοκύθια και οι τομάτες, πολλά γένη αγρωστωδών (π.χ. Dactylis, Festuca, Phalaris κ.λ.π.) μεταξύ των οποίων και τα χειμερινά σιτηρά (π.χ. σιτάρι, κριθάρι και βρώμη), 3. Δέσμευση CO 2 C4 φυτά : Το διαοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) ακολουθεί τον κύκλο των τον κύκλο των Hatch - Slack και καταλήγει στη δημιουργία του οξαλοακετικού οξέος, που είναι ένα δικαρβοξυλικό οξύ με 4 άτομα άνθρακα. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 30

31 4. C4 φυτά : τα φυτά που ακολουθούν την C4 δέσμευση του C, ανήκουν πολλές εαρινές γεωργικές καλλιέργειες, όπως π.χ. ο αραβόσιτος, το βαμβάκι, το σόργο, και το ζαχαροκάλαμο Δέσμευση CO 2 CAM φυτά : Τα φυτά που ακολουθούν τον κύκλο CAM (Crassulacean acid metabolism), το CO 2 προσροφάται και ανάγεται πρώτα σε μαλιτικό οξύ (μαλικό οξύ) και ακολούθως διασπάται σε πυρουβικό οξύ και CO 2, το οποίο εισέρχεται στον γνωστό κύκλο των Calvin-Benson για την παραγωγή υδατανθράκων. CAM φυτά Τα χυμώδη φυτά που αποθηκεύουν νερό και είναι προσαρμοσμένα σε εξαιρετικά ξηρές συνθήκες έχουν αναπτύξει έναν άλλο μηχανισμό για την αποδοτική χρήση του διοξειδίου του άνθρακα χωρίς να χάνουν υπερβολική υγρασία από την κυτταρική αναπνοή όπως οι κάκτοι (cactaceae) Πρόσληψη οξυγόνου (O 2 ) Τα φυτά προσλαμβάνουν το O 2 απευθείας από τον ατμοσφαιρικό αέρα και από την αέρια φάση του εδάφους Η λειτουργία κατά την οποία το φυτό προσλαμβάνει οξυγόνο από τον αέρα και αποβάλλει διοξείδιο του άνθρακα, λέγεται αναπνοή... Η αναπνοή είναι η αντίθετη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Με τη φωτοσύνθεση τα φυτά συνθέτουν οργανικές ενώσεις απορροφώντας ενέργεια από τον Ήλιο, ενώ με την αναπνοή διασπούν τις οργανικές ενώσεις απελευθερώνοντας ενέργεια. Η ανταλλαγή των αερίων κατά τη φωτοσύνθεση και την αναπνοή γίνεται από τα φύλλα, το βλαστό, ακόμη και από τις ρίζες. Μηχανισμοί πρόσληψης και μεταφοράς του νερού 1. Διάχυση ή παθητική μεταφορά (κίνηση) των μορίων του νερού ανεμπόδιστα από υψηλή συγκέντρωση σε χαμηλή συγκέντρωση μορίων νερού. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 31

32 2. Ώσμωση είναι μια ειδική περίπτωση διάχυσης των μορίων του νερού. Το νερό κινείται από περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης διαλυμένων ουσιών (υψηλή συγκέντρωση νερού) προς περιοχές υψηλής συγκέντρωσης διαλυμένων ουσιών (χαμηλή συγκέντρωση του νερού) Ως ώσμωση ορίζεται η μετακίνηση του νερού (ή άλλου διαλύτη) δια μέσου μιας ημιπερατής μεμβράνης 3. Η μαζική ροή του νερού: Ομάδες μορίων (π.χ. νερό και διαλυμένες ουσίες) κινούνται λόγω της διαβάθμισης της πίεσης, που προκαλείται από τις διαφορές στο υδατικό δυναμικό δύο περιοχών του φυτικού σώματος. είναι ο κυριότερος μηχανισμός για τη μετακίνηση του νερού σε μεγάλες αποστάσεις δια μέσου των αγγείων του ξύλου. Στο σύστημα έδαφος - φυτά - ατμόσφαιρα, τα φυτά παρεμβάλλονται μεταξύ του εδάφους και της ατμόσφαιρας. Ως προέκταση του εδάφους τα φυτά συνδέουν το υδατικό δυναμικό του εδάφους και το υδατικό δυναμικό της ατμόσφαιρας Κίνηση νερού στο σύστημα έδαφος - φυτό ατμόσφαιρα Το νερό ρέει από το έδαφος στη ρίζα, προς τα πάνω στο βλαστό και διαφύγει (εξατμίζεται) με την μορφή ατμού από τα στόματα των φύλλων στην ατμόσφαιρα. Ως Διαπνοή του φυτού ορίζεται η διάχυση (εξάτμιση) του νερού από από τα υπέργεια φυτικά όργανα και κυρίως απο τα φύλλα προς την ατμόσφαιρα μέσω των στοματίων. Η πρόσληψη και κίνηση του νερού εξαρτάται και από το ρυθμό της διαπνοής των φυτών : Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 32

33 Περιβαλλοντικοί παράγοντες: θερμοκρασία της ατμόσφαιρας υγρασία της ατμόσφαιρας άνεμοι Παράγοντες που σχετίζονται με τη μορφολογία του φυτού: το είδος του φυτού ο αριθμός των στομάτων ανά τ.εκ. της επιφάνειας του φύλλου Πρόσληψη του νερού στις ρίζες του φυτού Το νερό στο έδαφος απαντάται είτε σε ελεύθερη μορφή μεταξύ των εδαφικών πόρων, είτε σε χαλαρά δεσμευμένη μορφή στα τριχοειδή του εδάφους, είτε δεσμευμένη στα ορυκτά του εδάφους και στην οργανική ουσία του εδάφους. Το νερό του εδάφους έρχεται σε επαφή με τα επιδερμικά κύτταρα της ρίζας των φυτών και μπορεί να διεισδύσει στη Ρίζα του φυτού με: Διάχυση μέσω των μεσοκυττάριων διαστημάτων (αποπλασματική) Όσμωση δια μέσω των κυττάρων της ρίζας (συμπλασματική) Πρόσληψη και μεταφορά θρεπτικών στοιχείων Η κίνηση του νερού από το έδαφος προς τα φύλλα φέρει σε επαφή τα θρεπτικά ιόντα ή μόρια ουσιών με τις ρίζες του φυτού, όπου προσλαμβάνονται και μεταφέρονται στα φύλλα των φυτών. Τα θρεπτικά ιόντα ή μόρια ουσιών με την κίνηση του νερού στο έδαφος μεταφέρονται προς τα ριζικά τριχίδια Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 33

34 Μηχανισμοί πρόσληψη και μεταφορά θρεπτικών στοιχείων Διακρίνουμε δύο κατηγορίες μηχανισμών απορρόφησης Θρεπτικών στοιχείων από τα φυτικά κύτταρα των ριζών τον παθητικό και τον ενεργητικό μηχανισμό Η πρόσληψη και η μετακίνηση ιόντων µορίων µέσω των μεμβρανών μπορεί να γίνει, όπως και του νερού με ιάχυση Όσμωση διευκολυνόμενη μεταφορά Ενεργό μεταφορά Η παθητική απορρόφηση επιτρέπει την είσοδο ανόργανων ιόντων στους φυτικούς ιστούς δια μέσου του κυτταρικού τοιχώματος, στηρίζεται στα φαινόμενα διάχυσης των ιόντων, στην επιλεκτική διάχυση (όσμωση) ή στο μηχανισμό των ισορροπιών Donnan και επιτελείται χωρίς την κατανάλωση ενέργειας από τα φυτά. Η παθητική μεταφορά των ιόντων μέσω των βιολογικών μεμβρανών προσδιορίζεται αφενός μεν από την απλή διάχυση (βαθμίδα συγκέντρωσης), αφετέρου δε από τη διαμεμβρανική διαφορά δυναμικού (βαθμίδα δυναμικού) που δημιουργεί ένα ''ρεύμα'' ιόντων. Επιλεκτική όσμωση ή ισορροπία Donnan δημιουργείται όταν μια μεμβράνη διαχωρίζει δυο διαλύματα και είναι διαπερατή σε κάποια ιόντα, π. χ. στα ιόντα Κ + και Cl -, αλλά μη περατή σε κάποια άλλα ιόντα, π.χ. στο οργανικό μακροϊόν Ρ - (π.χ. μακρομόριο πρωτεϊνικής φύσης) Διευκολυνόμενη μεταφορά, όταν ένα μόριο του θρεπτικού στοιχείου προσδένεται στο πρωτείνικό φορέα και εισέρχεται στο κυτταρόπλασμα χωρίς την κατανάλωση ενέργειας Στην ενεργό μεταφορά απαιτείται κατανάλωση ενέργειας επειδή η μεταφορά γίνεται αντίθετα από τη διαβάθμιση της συγκέντρωσης. Η μεταφορά είναι συνήθως Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 34

35 μονόδρομος και η ενέργεια παρέχεται από την υδρόλυση της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ). Οι διεργασίες για την πρόσληψη των θρεπτικών στοιχείων από τις ρίζες είναι: Η διάχυση των ιόντων από το εδαφικό διάλυμα προς τη ρίζα και συγκέντρωση τους στην επιφάνεια των ριζών. Η διάχυση των ιόντων δια μέσου του φλοιώδους παρεγχύματος στο ελεύθερο χώρο της ρίζας έως την ενδοδερμίδα (παθητική είσοδος των ιόντων). Η δίοδος των ιόντων δια μέσου των κυττάρων ενδοδερμίδας στο εσωτερικό χώρο της ρίζας. Η είσοδος των ιόντων στον κύλινδρο, που περιέχει τους αγωγούς ιστούς (ενεργός είσοδος). Η πρόσληψη των ιόντων ακολουθεί την εξής πορεία. Στην αρχή γίνεται η προσρόφηση ή συγκέντρωση των ιόντων στην επιφάνεια των ριζών και διάχυση στον ελεύθερο χώρο της ρίζας ακολουθώντας φυσικούς νόμους της διάχυσης των ιόντων (παθητική είσοδος) και είσοδος των ιόντων στο κύτταρο ή μεταφορά από κύτταρο σε κύτταρο στο εσωτερικό της ρίζας (ενεργός είσοδος) ως τα αγγεία του ξύλου. Έτσι με τα αγγεία του ξύλου τα ανόργανα θρεπτικά ιόντα μεταφέρονται προς το υπέργειο μέρος του φυτού στα διάφορα όργανα του φυτού. Με ποια χημική μορφή προσλαμβάνονται από το φυτό τα θρεπτικά στοιχεία; Ανάλογα με τη θέση ανάπτυξης των φυτών (εδαφικό υπόστρωμα ή υδάτινο ), οι θρεπτικές ουσίες προσλαμβάνονται από τον αέρα, το νερό και το έδαφος. Οι θρεπτικές ουσίες των φυτών προσλαμβάνονται, ως επί το πλείστον ως απλές ανόργανες ενώσεις όπως είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), το νερό (H 2 O) και ως ιόντα όπως νιτρικό (ΝΟ 3 - ), φωσφορικό άλας (ΡΟ 4 3- ) και κάλιο (Κ + ) κλπ. Η μορφή με την οποία προσλαμβάνονται από τα φυτά τα άλλα ανόργανα στοιχεία είναι, α) ως διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) απευθείας από τον ατμοσφαιρικό αέρα, Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 35

36 β) ως κατιόν Υδρογόνου (Η + ) και νερό (Η 2 Ο) για τα στοιχεία του άνθρακα και του υδρογόνου αντίστοιχα. γ) Το Οξυγόνο προσλαμβάνεται με τη μορφή του μοριακού Οξυγόνου (Ο 2 ), υδροξυλίων, ανθρακικού ανιόντος (CO ), θειικού ανιόντος (SO 4 ) και διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ). Τα θρεπτικά στοιχεία, εκτός από τον άνθρακα, εισέρχονται στα φυτά από τις ρίζες τους. Δ) τα υπόλοιπα ανόργανα θρεπτικά στοιχεία προσλαμβάνονται από τα φυτά με την μορφή ιόντων. Αναλυτικά αναφέρονται παρακάτω οι μορφές θρεπτικών στοιχείων που απορροφούνται από τα φυτά. Άζωτο (Ν) : υπό νιτρική (ΝΟ -- 3 ) και αμμωνιακή (ΝΗ + 4 ) μορφή. Φώσφορος (P) : υπό μορφή μονόξινου (Η 2 ΡΟ - 4 ) και δισόξινου (ΗΡΟ - 4 ) φωσφορικού ανιόντος Κάλιο (K) : υπό μορφή κατιόντος (Κ + ) Θείο (S) : υπό μορφή θειικού ανιόντος (SO ) Ασβέστιο (Ca) : υπό μορφή κατιόντος (Ca ++ ) Mαγνήσιο (Mg) : υπό μορφή κατιόντος (Mg ++ ) Σίδηρος (Fe) : κυρίως υπό μορφή δισθενούς κατιόντος (Fe ++ ) Mαγγάνιο (Mn) : υπό μορφή δισθενούς κατιόντος (Μn ++ ) Ψευδάργυρος (Zn) : υπό μορφή κατιόντος (Zn ++ ) Xαλκός (Cu) : υπό μορφή μολυβδαινικού ανιόντος (ΜοΟ ) Βόριο (B) : υπό μορφή βορικού ανιόντος (ΒΟ ) Χλώριο (Cl) : υπό μορφή ανιόντος (Cl - ) Αυτά τα ανόργανα στοιχεία βρίσκονται στο έδαφος και απορροφούνται με την βοήθεια του ριζικού συστήματος από το εδαφικό διάλυμα. Η ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΦΥΤΙΚΩΝ ΙΣΤΩΝ Εκτός από τις οργανικές ουσίες, που περιέχουν οι φυτικού ιστοί, περιέχονται και ανόργανα στοιχεία, τα οποία θεωρούνται απαραίτητα συστατικά για τα φυτά. Τα C, H, O, σχηματίζουν πτητικές ενώσεις κατά την καύση των φυτικών ιστών, τα υπόλοιπα ανόργανα στοιχεία παραμένουν στην τέφρα (στάχτη) των ιστών αυτών. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 36

37 Η τέφρα αποτελείται από όλα σχεδόν τα θρεπτικά στοιχεία, που ήδη αναφέρθηκαν στην θρέψη των φυτών. Όταν οι φυτικοί ιστοί ξηραθούν στους 105 C, η απώλεια βάρους αντιστοιχεί στην ποσότητα του νερού που περιέχεται στους φυτικούς ιστούς. Αυτό που απομένει μετά από αυτή την εξάτμιση του νερού, λέγεται ξηρά ουσία και αποτελείται από οργανικές και ανόργανες ενώσεις. Το χλωρό φυτό αποτελείται συνήθως περισσότερο από 80% νερό. Το 40-45% της ξηράς ουσίας αποτελείται από τα στοιχεία άνθρακα (C) και Οξυγόνο (Ο), ενώ ένα από 5% περίπου από το υδρογόνο (Η). Το βάρος της τέφρας αντιπροσωπεύει κατά μέσο όρο το 5% έως 10% της ξηράς ουσίας του φυτού. Η σύσταση της τέφρας κυμαίνεται ανάλογα με το είδος και το τμήμα του φυτού, καθώς και από την ηλικία του φυτού και τις συνθήκες του περιβάλλοντος, που αναπτύχθηκε το φυτό (πιν. 3). Τα μακροστοιχεία όπως Ν, Κ, Ρ, S, Mg και Ca βρίσκονται από 0,05 έως 5% στην ξηρά ουσία των φυτικών ιστών στα φυτά που ανήκουν στη μεγάλη καλλιέργεια όπως σιτηρά, τεύτλα κ.λ.π., ενώ τα ιχνοστοιχεία βρίσκονται σε συγκέντρωση από 0,2 ως 1000 ppm. Πίν.3.). Η σύσταση των φυτικών ιστών μερικών καλλιεργειών. Καλλιέργεια Ν % Κ % Ρ % S % Mg % Ca % Σιτηρά : Καρπός : Άχυρο 1,6 0,6 0,6 1,0 0,5 0,2 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,4 Τεύτλα : Τεύτλα : Φύλλα 0,6 3,0 0,9 3,8 0,2 0,3 0,3 0,3 0,2 0,6 0,2 1,4 Καλαμπόκι: Καρπός :Στελέχη 1,6 1,2 0,4 1,4 0,3 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,3 Μηδική : σανός 2,3 1,7 0, ,3 1,8 Ο προσδιορισμός της περιεκτικότητας/συγκέντρωσης των φυτών σε θρεπτικά στοιχεία με χημική ανάλυση έχει σημασία : για τον υπολογισμό των απαιτήσεων των φυτών της καλλιέργειας, όταν πρόκειται να σχεδιάζουμε την Λίπανση της καλλιέργειας και για τη διάγνωση ανισορροπίας στη θρέψη των φυτών ( Τροφοπενία, τοξικότητα ) Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 37

38 ΛΙΠΑΣΜΑΤΑ στη Θρέψη των φυτών Λίπασμα είναι οποιαδήποτε ουσία, που όταν προστίθεται στο έδαφος, το εφοδιάζει με ένα ή με περισσότερα θρεπτικά στοιχεία ή βελτιώνει της φυσικοχημικές ιδιότητες του εδάφους και έχει ως σκοπό την ανάπτυξη των φυτών για να αυξηθεί η παραγωγή και να καλυτερεύσει η ποιότητα στα προϊόντα. Τα λιπάσματα ανάλογα με την προέλευσή τους διακρίνονται σε ανόργανα και οργανικά. Από τα βασικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα των λιπασμάτων είναι η μορφή με την οποία τα θρεπτικά στοιχεία βρίσκονται στο λίπασμα π.χ. αμμωνιακή ή νιτρική μορφή, η περιεκτικότητα κυρίως στα τρία βασικά θρεπτικά στοιχεία των φυτών, δηλαδή του Αζώτου (Ν), Φωσφόρου (Ρ) και Καλίου (Κ), η διαλυτότητα και αφομοιωσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων από τα φυτά. Έτσι π.χ. υπάρχει μορφή φωσφόρου (Ρ) διαλυτή σε νερό, υδατοδιαλυτό φωσφορικό, και διαλυτή σε κιτρικό αμμώνιο, κιτροδιαλυτό φωσφορικό. Η σχετική εκατοστιαία περιεκτικότητα σε Ν, Ρ 2 Ο 5 (πεντοξείδιο του φωσφόρου) και Κ 2 Ο (οξείδιο του Καλίου) χαρακτηρίζει τον τύπο του λιπάσματος π.χ. ο τύπος του λιπάσματος περιέχει 11% Ν, 15% Ρ 2 Ο 5, και 15% Κ 2 Ο. Στο λίπασμα ο φώσφορος και το κάλιο δεν απαντούν με την μορφή των οξειδίων, αλλά απλώς είναι ο τρόπος γραφής που επεκράτησε για να εκφράζονται οι περιεκτικότητες σ αυτά τα θρεπτικά στοιχεία. Η εκατοστιαία αναλογία του λιπάσματος καλείται συνήθως Λιπαντική Μονάδα. Τα ανόργανα λιπάσματα είναι απλές ανόργανες χημικές ενώσεις και παράγονται συνθετικά ή υπάρχουν στην φύση ως μετάλλευμα, ενώ τα οργανικά είναι οργανικά μόρια-ενώσεις και προέρχονται κυρίως από απορρίμματα της ζωικής και από υπολείμματα της φυτικής παραγωγής, καθώς και από τα απορρίμματα από Γεωργικές Βιομηχανίες. Τα ανόργανα λιπάσματα διακρίνονται σε απλά και μικτά ή σύνθετα. Απλό λίπασμα είναι το λίπασμα που περιέχει ένα από τα τρία βασικά θρεπτικά στοιχεία Ν, Ρ και Κ, π.χ. η Θειική αμμωνία ( ). Μικτό ή σύνθετο λίπασμα είναι ο συνδυασμός από δύο ή περισσότερα λιπάσματα με μηχανική μίξη π.χ , που περιέχει θειική αμμωνία, αραιό υπερφοσφωρικό Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 38

39 και θειικό κάλι ή συνδυασμός χημικώς μεταξύ δύο θρεπτικών στοιχείων π.χ. θεϊκό κάλι (ΚΝΟ 3, ). ΑΖΩΤΟΥΧΑ ΛΙΠΑΣΜΑΤΑ Τα αζωτούχα λιπάσματα είναι απλά ή σύνθετα και είναι τα αμμωνιακά, τα νιτρικά, η ουρία, η κυαναμίδη του ασβεστίου. Παρακάτω αναφέρονται μερικά αζωτούχα λιπάσματα που κυκλοφορούν στην Ελληνική αγορά. 1. Θειική αμμωνία περιέχει 21% άζωτο (Ν) σε αμμωνιακή μορφή. Είναι ένα οξινοποιό λίπασμα γι αυτό πρέπει να αποφεύγεται η χρήση του σε όξινα εδάφη. 2. Νιτρική αμμωνία περιέχει 33% άζωτο (Ν) σε αμμωνιακή και νιτρική μορφή. Είναι λίπασμα που μπορεί να ριχθεί επιφανειακά χωρίς ενσωμάτωση με το έδαφος (επιφανειακό λίπασμα). Επειδή είναι ένα οξινοποιό λίπασμα πρέπει να αποφεύγεται η χρήση του σε όξινα εδάφη. 3. Ασβεστούχος νιτρική αμμωνία περιέχει 26% Ν σε αμμωνιακή και νιτρική μορφή. Είναι ένα λίπασμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επιφανειακή λίπανση και είναι κατάλληλο για όξινα εδάφη. 4. Ουρία περιέχει 46% Ν σε αμιδική μορφή. Είναι από τα πιο πυκνά αζωτούχα λιπάσματα. 5. Κυαναμίδη του ασβεστίου ( CaCN 2 )περιέχει 35 45% N και 60 % Ca. Είναι λίπασμα που χρησιμοποιείται στα όξινα εδάφη λόγω της περιεκτικότητάς της σε ασβέστιο και εφαρμόζεται πρίν τη σπορά. Άλλα αζωτούχα λιπάσματα είναι αυτά που περιέχουν δύο ή περισσότερα θρεπτικά στοιχεία σε μικτά ή σύνθετα λιπάσματα όπως π.χ.: 1. Φωσφορική αμμωνία είναι λίπασμα που περιέχει δύο κύρια θρεπτικά στοιχεία του αζώτου και φωσφόρου με τη μορφή του φωσφορικού μονοαμμωνίου (ΝΗ 4 Η 2 ΡΟ 4 ) και φωσφορικού διαμμωνίου [(ΝΗ 4 ) 2 ΗΡΟ 4 ]. Στο εμπόριο κυκλοφορεί ο τύπος ως θειοφωσφορική αμμωνία στην βασική λίπανση των καλλιεργειών και ο τύπος ως φωσφορική αμμωνία. 2. Ο τύπος του λιπάσματος που αποτελεί ένα σύνθετο λίπασμα και περιέχει Θειική αμμωνία, φωσφορικό διαμμώνιο και θειικό κάλι. 3. Ο τύπος του λιπάσματος που περιέχει θειική αμμωνία, υπερφοσφωρικό και θειικό κάλι κ.α. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 39

40 Τα λιπάσματα και εφαρμόζονται για την βασική λίπανση των καλλιεργειών. ΦΩΣΦΟΡΟΥΧΑ ΛΙΠΑΣΜΑΤΑ Τα φωσφορούχα λιπάσματα είναι και αυτά απλά ή σύνθετα. Σύνθετα φωσφορικά λιπάσματα έχουν ήδη αναφερθεί στα μικτά ή σύνθετα αζωτούχα λιπάσματα π.χ. η φωσφορική αμμωνία ( ), κ.α. Τα απλά φωσφορικά λιπάσματα περιέχουν μόνο το θρεπτικό στοιχείο του Φωσφόρου και το κυριότερο από αυτά είναι τα αραιά και πυκνά υπερφωσφορικά π.χ είναι αραιό υπερφωσφορικό λίπασμα. Γενικά τα κυριότερα φωσφορούχα λιπάσματα είναι τα αραιά και πυκνά υπερφοσφορικά, τα νιτροφωσφορικά, η φωσφορική αμμωνία, οι σκουριές αποφωσφάτωσης (Σκωρία του Θωμά) και οι λειοτριβημένοι φωσφορίτες. Οι φωσφορίτες είναι φωσφορικά ορυκτά, που ανήκουν στους απατίτες. Τα απλά ή αραιά και πυκνά υπερφωρικά παρασκευάζονται από την επίδραση θειικού οξέος πάνω σε λειοτριβημένο φωσφορίτη και περιέχουν ως κύριο συστατικό Φωσφορικό μονοασβέστιο [ Ca(H 2 PO 4 ) 2 ] και θειικό ασβέστιο (CaSO 4 ). Η φωσφορική αμμωνία, η οποία αναφέρθηκε και στα αζωτούχα λιπάσματα παρασκευάζεται με την διοχέτευση αερίου αμμωνίας σε φωσφορικό οξύ. Η σκωρία του Θωμά είναι προϊόν της βιομηχανίας του Χάλυβα και περιέχει κύρια συστατικά φωσφοροπυριτικές ενώσεις του ασβεστίου. Η μεγάλη περιεκτικότητα του σε CaO το κάνει κατάλληλο λίπασμα για όξινα εδάφη. ΚΑΛΙΟΥΧΑ ΛΙΠΑΣΜΑΤΑ Τα σπουδαιότερα καλιούχα λιπάσματα είναι το χλωριούχο, το θειικό και το νιτρικό κάλιο. Το χλωριούχο κάλιο είναι ορυκτό λίπασμα και περιέχει 60 63% Κ 2 Ο και επειδή περιέχει χλώριο δεν χρησιμοποιείται για την λίπανση του καπνού, της πατάτας και στα κηπευτικά. Το θειικό κάλιο παρασκευάζεται με την επίδραση θειικού οξέος στο χλωριούχο κάλιο και περιέχει 48 έως 50% Κ 2 Ο. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 40

41 Το νιτρικό κάλιο περιέχει άζωτο 13% και κάλιο 46% Κ 2 Ο και είναι λίπασμα που παρουσιάζει μεγάλο γεωργικό ενδιαφέρον. ΟΡΓΑΝΙΚΑ ΛΙΠΑΣΜΑΤΑ Ως οργανικά λιπάσματα εννοούνται οι διάφορες ουσίες, που όταν προστίθενται στο έδαφος, το εμπλουτίζουν σε οργανική ουσία. Τα θρεπτικά στοιχεία Ν, Ρ και Κ στα οργανικά λιπάσματα βρίσκονται σε μικρότερες ποσότητες σε σχέση με τα ανόργανα λιπάσματα και δεν είναι άμεσα αφομοιώσιμα στα φυτά αλλά πρέπει πρώτα να αποδεσμευτούν κατά την διεργασία της αποικοδόμησης των οργανικών συστατικών με τη δράση από τους μικροοργανισμούς του εδάφους. Η σημασία των οργανικών λιπασμάτων αποδίδεται στο ότι εμπλουτίζει το έδαφος σε οργανική ουσία, που έχει ευεργετική επίδραση στις φυσικές του ιδιότητες. Έτσι π.χ. τα βαριά εδάφη μπορούν να βελτιωθούν ως προς την στράγγισή τους, ενώ τα ελαφρά αμμώδη εδάφη να αυξήσουν την ικανότητά τους στη συγκράτηση του νερού. Τα οργανικά λιπάσματα προέρχονται: - από διάφορα απορρίμματα ζωικής προέλευσης όπως π.χ. κοπριά βοοειδών, κοπριά προβάτων κ.λ.π. - από τα υποπροϊόντα κατά τη βιομηχανική επεξεργασία από διάφορα μέρη των ζώων όπως οστεάλευρο, το ιχθυάλευρο κ.λ.π. - από τα διάφορα υπολείμματα της φυτικής παραγωγής π.χ. το άχυρο των σιτηρών. - από τα παραπροϊόντα κατά τη βιομηχανική επεξεργασία των φυτικών προϊόντων π.χ. υπολείμματα από την επεξεργασία σόγιας, σταφυλιών (στέμφυλα), ελαιοκάρπου κ.α. καθώς επίσης και - από τα σκουπίδια και τα διάφορα οργανικά απόβλητα π.χ. την ιλύ από την επεξεργασία των αστικών λυμάτων στα Κέντρα Βιολογικού Καθαρισμού. Τα περισσότερα από αυτά τα οργανικά υπολείμματα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπως είναι και γι αυτό πρέπει να υποβληθούν στη διεργασία της λιπασματοποίησης (Composting). Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 41

42 Aπό τα οργανικά λιπάσματα που χρησιμοποιούνται στην φυτική παραγωγή είναι η κόπρος, τα φυτικά κομπόστ, η χλωρής λίπανση και διάφορα άλλα οργανικά υλικά. Η κόπρος αποτελείται από τα περιττώματα και τα ούρα από διάφορα αγροτικά ζώα, τα οποία είναι ανακατωμένα με την στρωμνή από τα άχυρο σιτηρών. Η προσθήκη κοπριάς στο έδαφος βελτιώνει τις φυσικές ιδιότητες του και το εμπλουτίζει σε εύκολα αφομοιώσιμα θρεπτικά στοιχεία. Τα φυτικά κομπόστ ή κομπόστ, όπως επεκράτησε να λέγονται, παρασκευάζονται με την συσσώρευση και ζύμωση από φυτικά υπολείμματα. Μια άλλη μορφή οργανικού λιπάσματος θεωρείται και η ενσωμάτωση στο έδαφος φυτών που καλλιεργούνται γι αυτό τον σκοπό που επικράτησε να λέγεται Χλωρή Λίπανση. Η χλωρή λίπανση εφοδιάζει το έδαφος με οργανική ουσία και το εμπλουτίζει με θρεπτικά στοιχεία, τα οποία βρίσκονται στην φυτική μάζα και έτσι δεν απομακρύνονται με την έκπλυση και μεταφέρονται στο εδαφικό διάλυμα σταδιακά με την αποσύνθεση της οργανικής ουσίας. Τα τελευταία χρόνια η ευαισθητοποίηση της κοινής γνώμης γύρω από το θέμα για την προστασία του περιβάλλοντος και την εξασφάλιση υγιεινών τροφών απαλλαγμένων από τοξικές ουσίες, έχει φέρει στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος τα λεγόμενα βιολογικά λιπάσματα. Ο όρος αυτός αναφέρεται σε οργανικά λιπάσματα που παράγονται με φυσικές βιολογικές διεργασίες και αποδεδειγμένα δεν πρέπει να μολύνουν το αγροοικοσύστημα και τα παραγόμενα φυτικά προϊόντα όταν χρησιμοποιούνται στην φυτική παραγωγή. Υπολογισμός ΤΗΣ ΛΙΠΑΝΣΗΣ των καλλιεργειών 1. Προσδιορισμός της Ποσότητας του Λιπάσματος - των λιπαντικών Αναγκών των Καλλιεργειών 2. Μέθοδοι Εφαρμογής των Λιπασμάτων 1. Προσδιορισμός της Ποσότητας του Λιπάσματος : Η ποσότητα του λιπάσματος που απαιτείται σε μια καλλιέργεια εξαρτάται από: το μέγεθος της παραγωγής που επιδιώκεται και Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 42

43 την ποσότητα των θρεπτικών στοιχείων που απομακρύνονται με την παραγωγή τους παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα των λιπασμάτων Η αποτελεσματικότητα των λιπασμάτων εξαρτάται από : 1. το φυτό, που καλλιεργείται 2. το έδαφος, όπου καλλιεργείται 3. τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής, που βρίσκεται το χωράφι 1. το φυτό, που καλλιεργείτε : Διαφορετικές απαιτήσεις των διαφόρων φυτών φυτών ή της ποικιλίας του φυτού σε θρεπτικά στοιχεία, τη μορφή που έχει το ριζικό σύστημα του φυτού π.χ. θυσανώδης ή Πασαλώδης ρίζα, Κονδυλώδης ρίζα 2. το έδαφος, όπου καλλιεργείται: Οι φυσικό-χημικές ιδιότητες του εδάφους επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα των λιπασμάτων. Το pη του εδάφους επηρεάζει την διαλυτότητα και κατ επέκταση την πρόσληψη των θρεπτικών στοιχείων. Ο εδαφικός τύπος του εδάφους, δηλαδή η κοκκομετρική σύσταση ή Μηχανική του σύσταση επηρεάζει : Την Ικανότητα συγκράτησης και ανταλλαγής Κατιόντων (ΙΑΚ). Τη δομή του εδάφους που επηρεάζει τη διαθεσιμότητα του νερού και του αέρα. Η ορυκτολογική σύσταση του εδάφους συμβάλει στην είσοδο θρεπτικών στοιχείων στο εδαφικό διάλυμα Η περιεκτικότητα σε οργανική ουσία του εδάφους, συμβάλει στην συγκράτηση θρεπτικών στοιχείων στο ρυθμό που ανοργανοποιείται και δίδει θρεπτικά στοιχεία στο εδαφικό διάλυμα 3. Από τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής: Η επίδραση που έχουν οι καιρικές συνθήκες στην χρησιμοποίηση του λιπάσματος εξαρτάται : από την κατανομή και το ύψος των βροχοπτώσεων, όπως και από τις διακυμάνσεις και το ύψος της θερμοκρασίας Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 43

44 Η διαθεσιμότητα του νερού ως μέσω μεταφοράς θρεπτικών στοιχείων στα φυτά συμβάλει στην μεγαλύτερη προσρόφηση θρεπτικών στοιχείων από τα φυτά. Ως εκ τούτου η άρδευση επηρεάζει σημαντικά την αξιοποίηση του λιπάσματος. Ποια η συμπεριφορά και η τύχη των θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος ; Τα θρεπτικά στοιχεία των λιπασμάτων στο Έδαφος ακολουθούν τις παρακάτω διαδρομές: Απορρόφηση θρεπτικών στοιχείων από τις καλλιέργειες και ως εκ τούτου απομάκρυνση τους από το έδαφος Απώλειες θρεπτικών στοιχείων από το έδαφος Ακινητοποίηση των θρεπτικών στοιχείων 1. Απομάκρυνση θρεπτικών στοιχείων από το έδαφος με την παραγωγή: Τα φυτά απομακρύνουν από το έδαφος θρεπτικά στοιχεία με την παραγωγή. Η ποσότητα των θρεπτικών στοιχείων που περιέχονται στα τμήματα του φυτού που συγκομίζονται. 2. Απώλειες θρεπτικών στοιχείων από το έδαφος : Τα θρεπτικά στοιχεία που βρίσκονται στο έδαφος υπόκεινται σε διάφορες απώλειες. Η συνήθης απώλεια από το ριζόστρωμα του εδάφους είναι η έκπλυση των θρεπτικών προς τα βαθύτερα στρώματα του εδάφους. Τα θρεπτικά στοιχεία του λιπάσματος παρασύρονται από το νερού της βροχής ή ακόμα και της λανθασμένης άρδευσης και απομακρύνονται από το επιφανειακό στρώμα του εδάφους (διάβρωση) Παραδείγματα : Το άζωτο εκπλύνεται εύκολα σε σύγκριση με τα άλλα θρεπτικά στοιχεία. Η νιτρική μορφή του αζώτου διηθείται εύκολα, ενώ η αμμωνιακή μορφή δεσμεύεται από τα κολλοειδή του εδάφους και εκπλύνεται με αργό ρυθμό και κυρίως μετά την νιτροποίηση των αμμωνιακών λιπασμάτων. Μια άλλη απώλεια του αζώτου είναι σε μορφή αερίου αμμωνίας, όταν το PH του εδάφους είναι υψηλό και εφαρμόζονται λιπάσματα σε αμμωνιακή μορφή. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 44

45 Οι απώλειες καλίου από έκπλυση είναι περιορισμένες ενώ του φωσφόρου θεωρούνται ασήμαντες 3. Ακινητοποίηση των θρεπτικών στοιχειών: Τα θρεπτικά στοιχεία δεσμεύονται στα εδαφικά κολλοειδή, ενώ συγχρόνως προστατεύονται από την έκπλυση τους προς τα βαθύτερα στρώματα του εδάφους. Παραδείγματα : Η αμμωνιακή μορφή του αζώτου και το κάλιο δεσμεύονται από τα κολλοειδή του εδάφους. Ο φώσφορος δημιουργεί δυσδιάλυτα άλατα στο έδαφος και δεσμεύεται από τους μικροοργανισμούς του εδάφους. Έκπλυσης θρεπτικών Δέσμευση θρεπτικών ΝΟ 3 -, > ΝΗ 4 +, > Κ + PΟ , > Κ + Ευνοείται σε ελαφρά εδάφη, σε υπερβολική άρδευση Ευνοείται σε βαριά ασβεστούχα εδάφη, Η δέσμευση P ευνοείται στα όξινα εδάφη, λόγω δραστικότητας των ιόντων Fe, Al Λιμνάζοντα νερά Ν 2 2. Ποιοι Παράγοντες καθορίζουν τις Λιπαντικές ανάγκες των καλλιεργειών; 1. Το δυναμικό παραγωγής της καλλιέργειας και η ποιότητα του παραγόμενου προϊόντος : γνωρίζοντας το δυναμικό της ποικιλίας, το τύπο του εδάφους, την γονιμότατα του, το κλίμα της περιοχής και την δυνατότητα ή όχι της άρδευσης, καθορίζεται ο στόχος παραγωγής. Οι στόχοι παραγωγής είναι ρεαλιστικοί μεταξύ της μέσης απόδοσης που λαμβάνουμε σε ένα χωράφι κατά τα τελευταία χρόνια και της υψηλότερης απόδοσης που κάποτε πετύχαμε, σε ένα συγκεκριμένο χωράφι. 2. Η ποσότητα του κάθε στοιχείου που απομακρύνεται με την καλλιέργεια 3. Η διαθέσιμη ποσότητα του κάθε θρεπτικού στοιχεία από την Εδαφοανάλυση 4. Ο τύπος του Εδάφους 5. Η απορρόφηση του στοιχείου σε κάθε στάδιο Ανάπτυξης της καλλιέργειας Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 45

46 6. Το κλίμα της περιοχής, την κατανομή των βροχοπτώσεων, την δυνατότητα άρδευσης 7. Ποσοστό Οργανικής Ουσίας του Εδάφους (Τον ρυθμό της ανοργανοποίησης του Οργανικού Αζώτου (Αμμωνιοποίηση - Νιτροποίηση) - Έκπλυση του Αζώτου-Απονιτροποίηση ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΤΗΣ ΠΟΣΟΤΗΤΟΣ ΤΟΥ ΛΙΠΑΣΜΑΤΟΣ ΣΤΙΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ Γενικά η εκτίμηση για τις ανάγκες, που έχουν οι καλλιέργειες σε λιπάσματα μπορεί να γίνει με τους παρακάτω τρόπους: 1. Mε την εμπειρική μέθοδο εκτίμησης της λίπανσης των καλλιεργειών. 2. Με τα πειράματα στον αγρό και σε δοχεία πειραματισμού. 3. Με την εξέταση του εδάφους. 4. Με την εξέταση του φυτού. 1. Η εκτίμηση της ποσότητας του λιπάσματος που απαιτείται για μια καλλιέργεια βασίζεται σε εμπειρικά μεγέθη, που καθορίζονται από το ύψος της παραγωγής και την ποσότητα των θρεπτικών στοιχείων που έχουν απομακρυνθεί από το έδαφος για την επίτευξη αυτής της παραγωγής. Ο προσδιορισμός της ποσότητας των θρεπτικών στοιχείων που αφαιρούνται κάθε χρόνο από το έδαφος με χημική ανάλυση των συγκομισμένων αγροτικών προϊόντων μιας καλλιέργειας αποτελεί την θεωρητική βάση της μεθόδου αυτής. Έτσι με την χημική ανάλυση σε μερικές χιλιάδες δείγματα και για αρκετά χρόνια από τα συγκομισμένα προϊόντα έχουν αποκτηθεί εμπειρικοί ή αλλιώς ενδεικτικοί αριθμοί, οι οποίοι είναι μέσοι όροι θρεπτικών στοιχείων που εκφράζουν τις απαιτήσεις σε θρεπτικά στοιχεία για διάφορες καλλιέργειες. Αυτοί οι ενδεικτικοί αριθμοί (βλ. Πίνακα 1.) συμβάλλουν να υπολογισθεί παράλληλα και η αποτελεσματικότητα ή η αξιοποίηση του λιπάσματος στην εκτίμηση της ποσότητας του λιπάσματος για την καλλιέργεια. Δρ Χρήστος Μακρίδης / 3 Ιανουαρίου 2017 Σελίδα 46